Новата „Теория на сглобяването“ обяснява и обединява естествения отбор и физиката

Международен екип от изследователи наскоро разработи нов теоретичен модел, който обединява физиката и биологията в опит да даде единен отговор на въпроса за появата на сложността и на еволюцията в природата. Тази „теория на сглобяването“ (assembly theory) представлява голяма стъпка напред във фундаменталното ни разбиране на процеса на биологичната еволюция и физичните закони, които я управляват.

В предишната си научна работа екипът от учени – астробиологът Сара Уокър и химикът Лий Кронин – предложиха концепцията за „индекс на молекулярно сглобяване“. Това е най-малкият брой стъпки, необходими за изграждането на едно химично съединение от молекулярни компоненти. Компонентите с 15 или повече стъпки (стадия) са на живите същества или от продукти на технологични процеси. Някои съединения, взети от живи организми, не са особено, но сред неорганичните вещества нито едно не преминава бариерата от 15 стъпки.

Тези обекти не могат да съществуват спонтанно, те изискват памет, базирана на това, което се е случило в миналото, за да се създадат нови неща в настоящето. По този начин възниква разликата между вселената, описвана от съвременната физика, и вселената на Дарвин и тя се състои в това, че в едната има механизъм, при който паметта има значение за дефинирането на нещата, а в другата – не.

Новото изследване внася математически формализъм в теорията и изяснява физическото качество на сглобяването. Учените са открили как теорията на сглобяването може да се прилага за количествено определяне и развитие на системите – от прости молекули до сложни полимери и клетъчни структури, пише Phys.org.

„С тази теория можем да започнем да преодоляваме пропастта между редукционистката физика и дарвиновата еволюция – голяма стъпка към една фундаментална теория, която обединява инертната и живата материя“, казва професор Уокър.

В теорията за еволюцията естественият подбор описва защо някои видове съществуват, а други не. Теорията на Дарвин за естествения подбор показва как подборът в миналото създава функционалност в настоящето и също така указва на процеси, насочени към бъдещето. Но не разглежда областта, в която възникват нови фенотиповете. Физиката, от друга страна, теоретично може да преминава от минали състояния към настоящи и бъдещи, но тъй като няма функционален поглед върху Вселената, не е в състояние да разграничи функционалните свойства от случайните флуктуации. С други думи, в рамките на физическия редукционизъм не може да се говори за нови неща.

Новото изследване внася математически формализъм в теорията и изяснява физическото качество на сглобяването. Учените са открили как теорията на сглобяването може да се прилага за количествено определяне и развитие на системите – от прости молекули до сложни полимери и клетъчни структури, пише Phys.org.

„С тази теория можем да започнем да преодоляваме пропастта между редукционистката физика и дарвиновата еволюция – голяма стъпка към една фундаментална теория, която обединява инертната и живата материя“, казва професор Уокър.

В теорията за еволюцията естественият подбор описва защо някои видове съществуват, а други не. Теорията на Дарвин за естествения подбор показва как подборът в миналото създава функционалност в настоящето и също така указва на процеси, насочени към бъдещето. Но не разглежда областта, в която възникват нови фенотиповете. Физиката, от друга страна, теоретично може да преминава от минали състояния към настоящи и бъдещи, но тъй като няма функционален поглед върху Вселената, не е в състояние да разграничи функционалните свойства от случайните флуктуации. С други думи, в рамките на физическия редукционизъм не може да се говори за нови неща.

По този начин създаването на новото не се вписва в парадигмата нито на биологията, нито на физиката. Опитите да се разработи теория, обединяваща физиката и еволюцията, не са довели до желаните резултати. Теорията на сглобяването търси решение на този проблем, като описва как възникването и подборът на новото действат в процесите, ориентирани към бъдещето. Тя ни дава възможност да предвидим свойствата на новите открития чрез селекция и да определим количествено колко селекция е необходима, за да се получат наблюдаеми обекти, без предварително да се уточняват отделните елементи на селекцията.

Според авторите теорията на сглобяването не променя законите на физиката, а преосмисля концепцията за „обекта“, повлиян от тези закони. Тя разглежда обектите не като отделни частици, а като същности, определени от историята на тяхното формиране.

Ключова характеристика на тази теория е, че тя може да бъде проверена експериментално. Това отваря вратата за учените да използват нейните принципи за проектирането на нови експерименти, които биха могли да разкрият тайната на произхода на живота, като буквално от нулата създадат живи системи в своите лаборатории.

„Теорията на сглобяването предлага изцяло нов начин за разбиране на материята, от която се състои нашият свят, като определена не само от неизменни частици, но и от паметта, необходима за изграждането на обекти чрез подбор в течение на времето“, казва Кронин.

„При продължаване на работата в тази насока този подход има потенциала да промени редица области – от космологията до компютърните науки. Тази нова теория представлява една съвсем различна граница в пресечната точка на физиката, химията, биологията и теорията на информацията“ – допълва професор Кронин.

Новата научна работа я цялостния си вид е публикувана в Nature на 4-ти октомври тази година.