Den enkelte teori, der kunne forklare fremkomst, organisation og livets oprindelse

Et af de mest gådefulde spørgsmål om livets oprindelse er, hvordan det rige kemiske landskab, der gør livet muligt, opstod.

Dette landskab ville blandt andet have bestået af aminosyrer, proteiner og komplekse RNA-molekyler. Hvad mere er, må disse molekyler have været en del af et rigt netværk af indbyrdes forbundne kemiske reaktioner, som genererede dem på en pålidelig måde.

Det er klart, at alt det skal være sket, før selve livet opstod. Men hvordan?

En idé er, at grupper af molekyler kan danne autokatalytiske sæt. Disse er selvbærende kemiske fabrikker, hvor produktet af en reaktion er råmateriale eller katalysator for en anden. Resultatet er en dydig, selvstændig cyklus af kemisk skabelse.

I dag tager Stuart Kauffman ved University of Vermont i Burlington og et par venner et kig på de bredere matematiske egenskaber ved autokatalytiske sæt. Ved at undersøge dette større billede kommer de til en forbløffende konklusion, der kan have bemærkelsesværdige konsekvenser for vores forståelse af kompleksitet, evolution og fænomenet emergens.

De begynder med at udlede nogle generelle matematiske egenskaber for autokatalytiske mængder, hvilket viser, at et sådant sæt kan bestå af mange autokatalytiske undergrupper af forskellige typer, hvoraf nogle kan overlappe.

Med andre ord kan autokatalytiske sæt have en rig kompleks struktur i sig selv.

De fortsætter med at vise, hvordan evolution kan arbejde på et enkelt autokatalytisk sæt, der producerer nye undersæt inden for det, der er gensidigt afhængige af hinanden. Denne proces opretter et miljø, hvor nyere delmængder kan udvikle sig.

Med andre ord kan selvbærende, funktionelt lukkede strukturer opstå på et højere niveau (et autokatalytisk sæt af autokatalytiske sæt), dvs. ægte fremkomst, siger de.

Det er et interessant syn på fremkomsten og virker bestemt som en fornuftig tilgang til problemet med livets oprindelse. Det er ikke svært at forestille sig grupper af molekyler, der fungerer sammen på denne måde. Og faktisk har biokemikere for nylig opdaget simple autokatalytiske sæt, der opfører sig på præcis denne måde.

Men det, der gør tilgangen så kraftfuld, er, at matematikken ikke afhænger af kemiens natur – den er substratuafhængig. Så byggestenene i et autokatalytisk sæt behøver slet ikke at være molekyler, men alle enheder, der kan manipulere andre enheder på den nødvendige måde.

Disse enheder kan være komplekse enheder i sig selv. Måske er det ikke for langt ude at tænke for eksempel på samlingen af ​​bakteriearter i din tarm (flere hundrede af dem) som ét stort autokatalytisk sæt, siger Kauffman og co.

Og de går endnu længere. De påpeger, at økonomien i bund og grund er processen med at omdanne råvarer til produkter som hamre og spader, der i sig selv letter yderligere omdannelse af råvarer og så videre. Måske kan vi også se økonomien som et (emergent) autokatalytisk sæt, der udviser en form for funktionel lukning, spekulerer de.

Kunne det være, at den samme idé – den generelle teori om autokatalytiske mængder – kan hjælpe med at forklare livets oprindelse, arten af ​​fremkomst og give et matematisk grundlag for organisation i økonomi?

Som Kauffman og venner siger med en lille underdrivelse: Vi mener, at disse ideer er værd at forfølge og udvikle yderligere.

Vi glæder os til at følge arbejdet, mens det skrider frem.

Ref: arxiv.org/abs/1205.0584 : Strukturen af ​​autokatalytiske sæt: Evolverbarhed, aktivering og fremkomst

skjule