211service.com
De enkele theorie die het ontstaan, de organisatie en de oorsprong van het leven zou kunnen verklaren
Een van de meest raadselachtige vragen over het ontstaan van leven is hoe het rijke chemische landschap dat leven mogelijk maakt is ontstaan.
Dit landschap zou onder meer hebben bestaan uit aminozuren, eiwitten en complexe RNA-moleculen. Bovendien moeten deze moleculen deel hebben uitgemaakt van een rijk netwerk van onderling verbonden chemische reacties die ze op een betrouwbare manier hebben gegenereerd.
Het is duidelijk dat dit alles moet zijn gebeurd voordat het leven zelf opkwam. Maar hoe?
Een idee is dat groepen moleculen autokatalytische sets kunnen vormen. Dit zijn zelfvoorzienende chemische fabrieken, waarin het product van de ene reactie de grondstof of katalysator is voor een andere. Het resultaat is een deugdzame, op zichzelf staande cyclus van chemische creatie.
Vandaag kijken Stuart Kauffman van de Universiteit van Vermont in Burlington en een paar vrienden naar de bredere wiskundige eigenschappen van autokatalytische verzamelingen. Bij het onderzoeken van dit grotere geheel komen ze tot een verbazingwekkende conclusie die opmerkelijke gevolgen kan hebben voor ons begrip van complexiteit, evolutie en het fenomeen van opkomst.
Ze beginnen met het afleiden van enkele algemene wiskundige eigenschappen van autokatalytische verzamelingen, waaruit blijkt dat een dergelijke verzameling kan bestaan uit vele autokatalytische subverzamelingen van verschillende typen, waarvan sommige elkaar kunnen overlappen.
Met andere woorden, autokatalytische verzamelingen kunnen hun eigen rijke complexe structuur hebben.
Ze laten verder zien hoe evolutie kan werken op een enkele autokatalytische set, waarbij nieuwe subsets worden geproduceerd die onderling afhankelijk zijn van elkaar. Dit proces creëert een omgeving waarin nieuwere subsets kunnen evolueren.
Met andere woorden, zelfvoorzienende, functioneel gesloten structuren kunnen op een hoger niveau ontstaan (een autokatalytische set van autokatalytische sets), d.w.z. echte emergentie, zeggen ze.
Dat is een interessante kijk op ontstaan en lijkt zeker een verstandige benadering van het probleem van de oorsprong van het leven. Het is niet moeilijk voor te stellen dat groepen moleculen zo samenwerken. En inderdaad, biochemici hebben onlangs eenvoudige autokatalytische sets ontdekt die zich precies zo gedragen.
Maar wat de benadering zo krachtig maakt, is dat de wiskunde niet afhankelijk is van de aard van de scheikunde - het is substraatonafhankelijk. De bouwstenen in een autokatalytische set hoeven dus helemaal geen moleculen te zijn, maar eenheden die andere eenheden op de gewenste manier kunnen manipuleren.
Deze eenheden kunnen op zichzelf complexe entiteiten zijn. Misschien is het niet te vergezocht om bijvoorbeeld de verzameling bacteriesoorten in je darmen (enkele honderden) als één grote autokatalytische set te zien, zeggen Kauffman en co.
En ze gaan nog verder. Ze wijzen erop dat de economie in wezen het proces is van het omzetten van grondstoffen in producten zoals hamers en schoppen die zelf verdere transformatie van grondstoffen vergemakkelijken, enzovoort. Misschien kunnen we de economie ook zien als een (opkomende) autokatalytische set, die een soort functionele sluiting vertoont, speculeren ze.
Zou het kunnen dat hetzelfde idee - de algemene theorie van autokatalytische verzamelingen - kan helpen bij het verklaren van de oorsprong van het leven, de aard van het ontstaan en een wiskundige basis kan bieden voor organisatie in de economie?
Zoals Kauffman en vrienden met een klein understatement zeggen: wij geloven dat deze ideeën de moeite waard zijn om na te streven en verder te ontwikkelen.
We zullen het werk met veel plezier volgen naarmate het vordert.
Referentie: arxiv.org/abs/1205.0584 : De structuur van autokatalytische sets: evolueerbaarheid, activering en opkomst