Считается, что биологические законы довольно редки. Они описывают закономерности или организационные принципы, которые распространены повсюду. Хотя эти законы мягче, чем абсолютные законы математики или физики, они помогают нам лучше понять сложные процессы, управляющие жизнью.
Тем не менее, жизнь, похоже, требует хотя бы некоторой нестабильности. Это следует считать биологической универсальностью, считает автор идеи — Джон Тауэр, молекулярный биолог из Университета Южной Калифорнии (США). Большинство научных примеров связано с сохранением материалов или энергии, а значит, с тенденцией к стабильности.
Например, согласно правилу Аллена, сформулированному в 1877 году, теплокровным животным в холодных регионах для сохранения тепла тела нужны более толстые конечности с меньшей площадью поверхности. В то время как в более теплых регионах все наоборот. Но, как и во всем биологическом мире, здесь есть некоторые исключения: например, коротконогие кустарниковые собаки, обитающие в Центральной и Южной Америке.
Другой пример биологических «правил» заключается в повторяющихся структурах, которые подчиняются математическим статическим законам по мере увеличения их размера. Как, например, спираль раковины наутилуса, которая постоянно расширяется. Считается, что эти структуры, встречающиеся во многих биологических системах, позволяют экономить энергию и материалы.
Еще один пример разумного закона — это то, как пчелы строят шестиугольные соты. «Самоподобные структуры, в частности логарифмические спирали, считаются самым экономным способом увеличить размер конструкции без изменения формы или разрушения структуры», — отметил Джон Тауэр.
Необходимость нестабильности
Однако его концепция «выборочно выгодной нестабильности» бросает вызов этой тенденции к сохранению ресурсов в биологических системах, пишет Science Alert.
Ученый утверждает, что хотя бы некоторая нестабильность является фундаментальной биологической необходимостью, хотя и приводит к потере ресурсов. «Выборочно выгодная нестабильность увеличивает сложность системы, и эта повышенная сложность имеет потенциальные преимущества», — объяснил господин Тауэр. Эти преимущества предполагают способность меняться, а значит, адаптироваться на всех биологических уровнях, от молекулярного до популяционного.
«Даже самые простые клетки содержат протеазы и нуклеазы и регулярно деградируют и заменяют свои белки и РНК, что указывает на то, что выборочно выгодная нестабильность необходима для жизни», — сказал ученый.
Потребность в нестабильности неизбежно приводит к потерям энергии и ресурсов, а также к накоплению генетических мутаций. Они могут быть как вредными, так и полезными. «Таким образом, мы приходим к биологическому старению», — предположил Джон Тауэр.
Однако без нестабильности и ее недостатков жизнь не смогла бы адаптироваться и процветать в изменяющемся времени и пространстве. Поэтому все живое на Земле вынуждено время от времени идти на компромиссы, оказавшись в ситуации противоречивого перетягивания каната между потребностями в стабильности и нестабильности.
Результаты исследования опубликовал журнал Frontiers in Aging.
Фото: pexels.com
