04 May Natyra preferon simetrinë dhe thjeshtësinë, thonë studiuesit

Strukturat biologjike shpesh shfaqin modularitet dhe simetri, por origjina e tendencave të tilla nuk është kuptuar mirë. Mund të jetë tërheqëse të supozohet në analogji me dizajnin inxhinierik se simetria dhe modulariteti lindin nga seleksionimi natyror. Megjithatë, evolucioni, ndryshe nga inxhinierët, nuk mund të planifikojë përpara, dhe kështu këto tipare duhet të ofrojnë gjithashtu një avantazh të menjëhershëm selektiv, i cili është vështirë të pajtohet me gjerësinë e sistemeve ku vërehet simetri. Në një punim të ri, të botuar në Proceedings of the National Academy of Sciences, shkencëtarët prezantojnë një hipotezë alternative të bazuar në një tablo algoritmike të evolucionit; sugjeron që strukturat simetrike lindin në mënyrë preferenciale jo vetëm për shkak të seleksionimit natyror, por edhe sepse ato kërkojnë më pak informacion specifik për të koduar dhe për këtë arsye ka shumë më tepër gjasa të shfaqen si variacion gjenetik përmes mutacioneve të rastësishme.

Nga floket e borës tek luledielli, yjet e detit tek peshkaqenët, simetria është kudo në natyrë.

Edhe pse ekziston një koleksion më i madh i formave asimetrike në botën natyrore, modelet simetrike duket se ndodhin shpesh. Është tërheqëse të supozohet se evolucioni po shikon avantazhet e formave të thjeshta modulare dhe simetrike ashtu siç bëjnë inxhinierët, arkitektët dhe dizajnerët suedezë të mobiljeve.

Biologët, megjithatë, do të theksojnë se evolucioni funksionon një brez në një kohë në vend që të bëjë përshtatje për përfitimet e ardhshme dhe duhet të ketë një avantazh të menjëhershëm evolucionar që një mutacion të qëndrojë. Në këtë fazë, është e dobishme t’i kujtojmë vetes se ekzistojnë dy faza në zhvillimin evolucionar.

E para është mutacioni gjenetik që shkakton një ndryshim në një karakteristikë të caktuar fizike (një fenotip) dhe e dyta është seleksionimi natyror që çon në mbizotërimin e disa tipareve mbi të tjerat.

“Shumica e teorive evolucionare përqendrohen në hapin e dytë të “mbijetesës së më të fortit”, tha profesori Ard Louis i Universitetit të Oksfordit.

“Por, çka nëse hapi i parë i ‘arritjes së variacionit’ është shumë i njëanshëm drejt fenotipeve me simetri ose modularitet të lartë? A mund të çojë kjo në njëanshmëri ndaj këtyre tipareve që ne vërejmë në natyrë?”

Profesor Louis dhe kolegët bashkuan të dhëna nga grupimet e proteinave, molekulat e ARN-së dhe qarqet gjenerike dhe zbuluan se, pavarësisht nga numri i madh i formave dhe strukturave të ndryshme, kishte një paragjykim befasues drejt simetrisë së thjeshtë strukturore. Ekzekutimi i simulimeve kompjuterike në të njëjtat sisteme biologjike konfirmoi njëanshmërinë në natyrë. Një simulim i grupit të proteinave me 13,079,255 forma të ndryshme të mundshme strukturore kishte vetëm pesë forma me simetrinë e një katrori.

Duke qenë të gjitha gjërat të barabarta, kjo do të thotë se do të kishte një mundësi pesë në trembëdhjetë milion që ai katror i thjeshtë të kthehet. Megjithatë, aplikimi i algoritmit evolucionar ktheu një nga ato pesë katrorët e thjeshtë në 30% të rasteve. Autorët e studimit kërkuan nga shkenca kompjuterike sekretin që qëndron pas mendjemprehtësisë së natyrës ndërsa vazhdonin hetimin.

Në teorinë algoritmike të informacionit (AIT), kompleksiteti i një objekti matet me gjatësinë e përshkrimit më të shkurtër të tij. Për shembull, një sekuencë e shkronjave AB një milion herë mund të përshkruhet ose si një milion përsëritje të AB ose sekuenca e plotë e ABABAB në tërësinë e saj. Përshkrimi më i shkurtër është më pak kompleks dhe dukshëm më efikas 28 karaktere, në vend të një milion karaktere. Një sekuencë e rastësishme pa ‘shkurtim’ të mundshëm për ta përshkruar do të ishte vërtet komplekse.

“Është shumë më efikase të ndjekësh një udhëzim që thotë, ‘bëje këtë, dhe më pas përsërite x herë’, sesa të ndjekësh të gjitha udhëzimet e detajuara që kërkohen për një formë asimetrike më komplekse,” tha profesori Louis.

Ideja se natyra shpesh ndjek një grup udhëzimesh më pak komplekse, të cilat janë më të thjeshta për t’u ndjekur. Shkencëtarët sugjerojnë se ideja e një kuverte të grumbulluar me forma siç përshkruhet nga ‘udhëzimet’ më të shkurtra dhe më të thjeshta në pikën e variacionit të fenotipit ofron një shpjegim shumë më të mirë për pamundësinë statistikore të kaq shumë formave simetrike në natyrë.

“Çështja është nëse njëanshmëria në ardhjen e variacionit ka apo jo një ndikim në rezultatet evolucionare ka qenë shumë e kontestuar për shumë dekada,” tha profesor Louis.

“Shembujt tanë janë mjaft të thjeshtë për të na lejuar ta trajtojmë këtë pyetje kokë më kokë, me rezultate të qarta që tregojnë rëndësinë kritike të një studimi të tillë.”