Spoj apstraktnog i opipljivog: otkrivena veza između matematike i evolucije.
U zadivljujućem susretu apstraktnog i opipljivog, dinamičan tim istraživača otkrio je duboku povezanost: međuigru čiste matematike i samu evoluciju života na molekularnoj razini.
Ne divi se ljepoti matematike samo matematičarima; sama priroda svjedoči toj ljepoti, nudeći beskrajne uzorke ukorijenjene u brojevima, koji čekaju da budu prepoznati.
Mnogi bi mogli smatrati teoriju brojeva ezoteričnom, no zapravo je to možda jedna od najpristupačnijih grana matematike. Proučavajući aritmetičke operacije s cijelim brojevima, obuhvaća poznate koncepte poput slavne Fibonaccijeve sekvence. Ovi matematički uzorci jasno se manifestiraju u našem okruženju – samo pogledajte češere ili suncokrete.
Dr. Ard Louis, istaknuti matematičar s Oxfordskog sveučilišta i glavni autor studije, naglašava: “Teorija brojeva ne razotkriva samo složene odnose među cijelim brojevima. Ona također ističe duboke matematičke strukture precizno isprepletene s prirodom.”
Genetika kroz prizmu matematike
Ključni aspekt studije koju vodi Louis i njegovi kolege su mutacije – nepredvidljive genetske promjene koje se postupno ugrađuju u organizme tijekom eona, potičući evoluciju. Te mutacije mogu varirati od promjena jednog slova koje pružaju prednosti ili uzrokuju bolesti, do onih koje ostaju neprimjetne, ne ostavljajući vidljiv utjecaj na vanjske karakteristike organizma.
Upravo te tihe ili “neutralne” mutacije predstavljaju evolucijske markere. Kako se konzistentno nakupljaju tijekom vremena, prate genetsko porijeklo organizama dok evoluiraju iz zajedničkog predaka.
Važna opažanja: organizmi moraju tolerirati određene mutacije kako bi održali svoje inherentne karakteristike, čak i dok genetika neprestano uvodi potencijalne varijacije.
Analiza proteina
Istražujući dalje, tim je primijetio da proteini mogu podnijeti gotovo dvije trećine proizvoljnih pogrešaka u svojim kodirajućim sekvencama. To implicira da je otprilike 66% mutacija neutralno, ostavljajući oblik proteina nepromijenjenim.
Louis pojašnjava: “Bili smo svjesni impresivne robusnosti koju pokazuju mnogi biološki sustavi – ključna značajka za evoluciju. Ipak, prava mjera ove robusnosti ostala je tajanstvena.”
Da bi razjasnili ovu zagonetku, istraživači su proučavali savijanje proteina i RNA strukture. Ovdje precizna DNA sekvencija određuje komponente proteina, koje zatim kolektivno definiraju njegov oblik.
Simulacije koje pomiču granice
U svom nastojanju da procijene prirodne granice mutacijske robusnosti, Louis i njegov tim okrenuli su se numeričkim simulacijama. Njihova istraživanja matematičkih karakteristika genetskih varijacija dovela su do izvanrednog otkrića. Uočili su da prirodna mutacijska robusnost može doseći svoj vrhunac, vidljiv u prirodno postojećim proteinima i RNA strukturama.
Još zanimljivije, ova vrhunska robusnost odražavala je samoreplicirajući fraktalni uzorak – Blancmange krivulju, pridržavajući se osnovnog koncepta teorije brojeva, zbroja decimalnih mjesta.
Vaibhav Mohanty s Harvard Medical School izjavljuje: “Naša otkrića pokazuju da priroda, u nekim slučajevima, postiže vrhunac robusnosti. Kao da je biologija intrinzično isprepletena s fraktalnom funkcijom zbroja decimalnih mjesta.”
Ponovno se matematika pojavljuje kao integralni okvir prirode, dajući strukturu čak i na mikroskopskim dimenzijama. Studija je objavljena u časopisu The Royal Society Interface.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
