La preferencia de la vida por la simetría es como una ‘nueva ley de la naturaleza’

La preferencia de la vida por la simetría es como una ‘nueva ley de la naturaleza’

La simetría es rampante en la naturaleza. Está presente dondequiera que se repitan imágenes especulares, como en las mitades derecha e izquierda de elefantes o mariposas, o en los patrones repetitivos de pétalos de flores y brazos de estrellas de mar alrededor de un punto central. Incluso está oculto en las estructuras de pequeñas cosas como las proteínas y el ARN. Si bien la asimetría ciertamente existe en la naturaleza (como la forma en que su corazón se desvía hacia un lado de su pecho, o cómo los cangrejos machos que aletean tienen una garra agrandada), las formas asimétricas a menudo parecen ser aleatorias en los organismos.

¿Por qué prevalece la simetría? Los biólogos no están seguros: no hay ninguna razón basada en la selección natural para el predominio de la simetría en formas de vida tan diversas y sus componentes básicos. Ahora parece que una buena respuesta podría provenir del campo de la informática.

en papel Publicado este mes en las Actas de la Academia Nacional de CienciasEn el estudio, los investigadores analizaron miles de complejos de proteínas y estructuras de ARN, así como una red modelo de moléculas que controlan cómo se activan y desactivan los genes. Encuentran que la evolución tiende hacia la simetría porque las instrucciones para producir simetría son más fáciles de incrustar en el código genético y seguir. La consistencia es quizás la aplicación básica del adagio “trabajar más inteligentemente, no más duro”.

“La gente a menudo se sorprende bastante de que la evolución pueda crear estas estructuras asombrosas, y lo que estamos mostrando es que en realidad es más fácil de lo que piensas”, dijo Ard Louis, físico de la Universidad de Oxford y autor del estudio.

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“Es como si hubiéramos encontrado una nueva ley de la naturaleza”, dijo Chico Camargo, coautor y profesor de informática en la Universidad de Exeter en Inglaterra. “Esto es hermoso, porque cambia tu visión del mundo”.

El Dr. Lewis, el Dr. Camargo y su colega Ian Johnston comenzaron su exploración de los orígenes evolutivos de la homología cuando el Dr. Johnston estaba trabajando en su doctorado, ejecutando simulaciones para comprender cómo los virus forman su cubierta proteica. Las estructuras que surgieron estaban muy sesgadas hacia la simetría y aparecieron con más frecuencia de lo que permitiría la pura aleatoriedad.

Los investigadores se sorprendieron inicialmente, pero tenía sentido: los algoritmos para producir patrones simples y repetitivos son más fáciles de implementar y más difíciles de fallar. El Dr. Johnston, ahora en la Universidad de Bergen en Noruega, lo compara con decirle a alguien cómo colocar mosaicos en un piso: es más fácil dar instrucciones para colocar filas repetidas de mosaicos cuadrados simétricos que explicar cómo hacer un mosaico complejo.

Durante la siguiente década, los investigadores y su equipo aplicaron el mismo concepto a los componentes biológicos básicos, investigando cómo se ensamblan las proteínas en grupos y cómo se flexiona el ARN.

“Las formas que aparecen a menudo son las más simples o las menos locas”, dijo el Dr. Camargo.

Imaginar el ARN y las proteínas como pequeñas máquinas de entrada y salida que ejecutan instrucciones genéticas computacionales explica la tendencia hacia la simetría de una manera que la “supervivencia del más apto” de Darwin no pudo. Dado que es más fácil codificar instrucciones para construir estructuras simples y simétricas, la naturaleza termina con un número desproporcionado de conjuntos de instrucciones más simples para elegir cuando se trata de selección natural. El Dr. Camargo dijo que esto hace que el desarrollo se asemeje más a un “juego sesgado con dados cargados”, lo que resulta en una consistencia desproporcionada debido a su simplicidad.

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Si bien su artículo se enfoca en estructuras microscópicas, los investigadores creen que este razonamiento se extiende a organismos más grandes y complejos. “Tendría mucho sentido si la naturaleza pudiera reutilizar el programa para producir un pétalo en lugar de tener un programa diferente para cada uno de los 100 pétalos alrededor de un girasol”, dijo el Dr. Johnston.

Si bien todavía hay una brecha entre mostrar un sesgo estadístico hacia la simetría microscópica y explicar la simetría que vemos en plantas y animales, Holo Gabor, biólogo que estudia simetría en la Universidad de Debrecen en Hungría, dice que está entusiasmado con los hallazgos del nuevo artículo. “Explicar cómo una característica tan inherente y universal de la evolución, en la naturaleza, es una cosa”, dijo el Dr. Hollow, que no participó en el estudio.

Del mismo modo, Luis Siwan, investigador de sistemas complejos del Centro Nacional de Biotecnología de España, que tampoco participó en el estudio, elogió el trabajo como “tan legítimo como parece”.

“Hay una guerra en curso entre la simplicidad y la complejidad, y estamos viviendo al borde de eso”, dijo el Dr. Seoane. Agregó que el universo tiende hacia una aleatoriedad cada vez mayor, pero que estos bloques de construcción simples y simétricos ayudan a dar sentido a esta complejidad.

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