Вчений відкрив нове «правило біології»

Молекулярний біолог з університету Дорнсайф Джон Тауер припускає, що хоча живі істоти зазвичай віддають перевагу стабільності, щоб зберегти енергію та ресурси, нестабільність також може відігравати вирішальну роль. Молекулярний біолог з коледжу літератури, мистецтв і наук USC Dornsife, можливо, знайшов нове «правило біології».

Біологічне правило, яке іноді називають біологічним законом, описує визнану закономірність або трюїзм серед живих організмів. Наприклад, правило Аллена стверджує, що серед теплокровних тварин ті, що живуть у холодніших регіонах, мають коротші та товщі кінцівки (для збереження тепла тіла), ніж ті, що живуть у спекотніших регіонах, яким потрібна більша площа поверхні тіла для розсіювання тепла.

Зоолог Джоел Аллен сформулював цю ідею в 1877 році, і хоча він не був першим і не останнім, хто представив біологічне правило, його одне з небагатьох, які отримали визнання серед вчених.

Тепер Джон Тауер, професор біологічних наук з USC Dornsife, вважає, що він відкрив ще одне правило біології. Свою ідею він опублікував 16 травня в журналі Frontiers in Aging .

Життя може вимагати нестабільності

Правило Тауера кидає виклик давнім уявленням про те, що більшість живих організмів віддають перевагу стабільності, а не нестабільності, тому що для стабільності потрібно менше енергії та ресурсів. Наприклад, шестикутники часто з’являються в природі — згадайте стільники та очі комах тому, що вони стабільні й потребують найменшої кількості матеріалу для покриття поверхні.

Тауер зосереджує своє правило на нестабільності, зокрема на концепції під назвою «вибіркова вигідна нестабільність» або SAI, за якої деяка мінливість біологічних компонентів, таких як білки та генетичний матеріал, надає перевагу клітинам.

Тауер вважає, що SAI є фундаментальною частиною біології. «Навіть найпростіші клітини містять протеази та нуклеази та регулярно розкладають і замінюють свої білки та РНК, що вказує на те, що SAI необхідний для життя», — пояснює він. Він каже, що SAI також відіграє ключову роль в еволюції.

Він пояснює, що коли клітини займаються своїми справами, будуючи та розкладаючи різні нестабільні компоненти, вони будуть існувати в одному з двох станів — одному з наявним нестабільним компонентом і іншому стані, у якому нестабільний компонент відсутній.

Природний відбір може по-різному діяти на два стани клітини. «Це може сприяти збереженню як нормального гена, так і генної мутації в тій самій клітинній популяції, якщо нормальний ген сприятливий в одному стані клітини, а генна мутація є сприятливою в іншому стані клітини», — говорить він. Дозволяючи таке генетичне різноманіття, можна зробити клітини та організми більш адаптованими.

SAI може бути причиною старіння — і багато іншого

Вибірково вигідна нестабільність також може сприяти старінню. Створення та подальша заміна нестабільних компонентів у клітинах відбувається за рахунок матеріалів та енергії. Для його розкладання також може знадобитися додаткова енергія.

Крім того, оскільки SAI встановлює два потенційні стани для клітини, дозволяючи нормальним і мутованим генам співіснувати, якщо мутований ген є шкідливим, це може сприяти старінню, каже Тауер.

Окрім еволюції та старіння, SAI має й інші далекосяжні наслідки.

«Останнім часом науку захоплюють такі поняття, як теорія хаосу, критичність, шаблони Тьюрінга та «клітинна свідомість», — каже Тауер. «Дослідження в цій галузі показують, що SAI відіграє важливу роль у створенні кожного з цих явищ».

Через його очевидну повсюдність у біології та його далекосяжні наслідки, SAI може бути найновішим правилом біології, каже він.