Natura ceni symetrię. Nowe badania dostarczają odpowiedzi na ten temat

Biologia wydaje się preferować symetrię od asymetrii. Iain Johnston z Uniwersytetu w Bergen i jego współpracownicy przeprowadzili badania, które to potwierdzają.

Możliwych wariantów geometrycznych jest wiele, lecz natura ma „słabość” do symetrii, która pojawia się w zasadzie u wszystkich żywych organizmów. Taka zależność jest widoczna nie tylko gołym okiem, ale również w skali mikroskopowej. Na przykład białka również są w dużej mierze symetryczne, choć zdaliśmy sobie z tego sprawą stosunkowo niedawno. Skąd w ogóle bierze się taka skłonność? Naukowcy mają odpowiedź: prostota.

Czytaj też: Dodatek srebra wystarczył, aby zapewnić światu najwydajniejsze mikrobiologiczne ogniwa paliwowe

Kuszące może być założenie, że symetria i modułowość wynikają z doboru naturalnego. Dobór naturalny może powodować, że korzystne cechy stają się bardziej powszechne, ponieważ pomagają one przetrwać. Jednak dobór naturalny może jedynie sprawić, że korzystne cechy staną się bardziej powszechne lub wyeliminować cechy szkodliwe i nie może wymusić pojawienia się nowych.

Natura ma „słabość” do symetrii, która najprawdopodobniej wynika z prostoty

Za przykład można podać w tym przypadku ćmy o ciemnych skrzydłach. Dzięki takiej barwie są one trudniejsze do zauważenia przez drapieżniki niż ćmy o jasnych skrzydłach. Efekt może być więc taki, że ćmy o ciemnych skrzydłach skuteczniej unikną śmierci, dzięki czemu będą rozmnażały się częściej, przekazując swoje geny potomstwu. Obecność ciemnych skrzydeł u potomstwa nie będzie jednak efektem mutacji, lecz rozmnażania. Gdy w grę wchodzi mutacja, po pewnym czasie stanie się ona cechą wspólną dla całego gatunku.

Johnston i jego współpracownicy przedstawili swoje dokonania na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences. Artykuł wyjaśnia, że na podobnej zasadzie jak przedstawiona powyżej dobór naturalny może „faworyzować” symetrię, ponieważ jest ona tak powszechna. Innymi słowy: symetria wcale nie musi dawać przewagi w zakresie przetrwania. Jest natomiast tak często spotykana, ponieważ symetryczne formy są w naturze bardzo powtarzalne. Te z kolei wymagają mniej informacji do wytworzenia niż formy asymetryczne.

Czytaj też: Sieci neuronowe kopiują biologiczny mózg. W ten sposób rozpoznają zapachy

Właśnie z tego względu prostota stanowi klucz do rozwiązania przytoczonej zagadki. Hipoteza postawiona przez autorów badania została sprawdzona dzięki modelom obliczeniowym. Przeprowadzili oni symulację ewolucji białek, która wykazała, że losowe mutacje znacznie częściej prowadzą do powstania prostych sekwencji genetycznych niż złożonych. Poza tym, okazało się, iż struktury o wysokiej symetrii i niskiej złożoności sprawdzają się znacznie lepiej niż wysoce złożone struktury o niskiej symetrii.