التناظر في علم الأحياء هو القاعدة وليس الاستثناء. أجسادنا نصفين يمين ويسار ، نجم البحر يشع من نقطة مركزية وحتى الأشجار ، رغم أنها ليست متماثلة إلى حد كبير ، لا تزال تنتج أزهارًا متناظرة. في الواقع ، يبدو عدم التناسق في علم الأحياء نادرًا جدًا بالمقارنة.
هل هذا يعني أن التطور يفضل التناظر؟ في دراسة جديدة ، قالت مجموعة دولية من الباحثين بقيادة إيان جونستون ، الأستاذ في قسم الرياضيات في جامعة بيرغن في النرويج ، إنها تفعل ذلك.
على الرغم من أن الهياكل المتماثلة لا تمثل سوى جزء صغير من الأشكال الممكنة - في الهندسة ، على الأقل - يظهر التناظر في كل مكان في الكائنات الحية. إنها ليست مجرد ظاهرة تخطيط الجسم أيضًا. البروتينات ، الآلية الجزيئية داخل الجسم ، متناظرة إلى حد كبير أيضًا ، وغالبًا ما تتكون من سلسلة من الأجزاء المعيارية المتكررة. غالبًا ما تُرى الهياكل المتكررة في الحيوانات أيضًا ؛ فكر في مئويات الأقدام ، بأجزاء الجسم المتكررة. سبب هذا "التفضيل" الواضح لا تحركه الجماليات. بدلاً من ذلك ، وفقًا للباحثين ، يتعلق الأمر بالبساطة.
كتب جونستون وزملاؤه في الدراسة الجديدة:"قد يكون من المغري افتراض أن التناظر والوحدة ينشأان من الانتقاء الطبيعي". يمكن أن يتسبب الانتقاء الطبيعي في أن تصبح السمات المفيدة أكثر شيوعًا لأن تلك السمات تساعد في البقاء على قيد الحياة. ومع ذلك ، فإن الانتقاء الطبيعي لا يمكن إلا أن يجعل السمة المفيدة أكثر شيوعًا أو يلغي السمة الضارة ؛ لا يمكن إجبار ظهور علامات تجارية جديدة.
بدلاً من ذلك ، يمكنه فقط تعزيز تأثيرات الطفرات التي تحدث عشوائيًا. على سبيل المثال ، قد يصعب على الطيور رؤيتها ذات الأجنحة ذات اللون الداكن أكثر من العث ذات الأجنحة فاتحة اللون. لذلك ، من المرجح أن تتغاضى الحيوانات المفترسة عن العث داكن الجناح ، مما يمكّن المزيد من تلك الحشرات من البقاء على قيد الحياة والتكاثر وتمرير هذه السمة إلى نسلها. لكن هذا لا يجبر الأجنحة السوداء على الوجود. يجب أن يتحور الجين ليحدث ذلك. وإذا قدمت الطفرة ميزة ، فمن المرجح أن تستمر بين السكان لأجيال ، حتى تصبح سمة مشتركة للأنواع.
بالطريقة نفسها ، قد يبدو أن الانتقاء الطبيعي يفضل التناظر فقط لأنه يُعطى في الغالب أشكالًا متناظرة للعمل معها. إن التفسير الأكثر احتمالاً لسبب تناسق البروتينات والأجسام ليس لأن التناظر يمنح ميزة البقاء على قيد الحياة ، ولكن لأن الأشكال الأكثر تناسقًا وتكرارًا تظهر في المقام الأول.
إذن ما الذي يجعل ذلك يحدث؟ من المحتمل أن تكون الأشكال المتماثلة قد تطورت بشكل متكرر ثم استمرت على مدى الزمن التطوري لأنها تتطلب غالبًا معلومات أقل لإنتاجها مما تتطلبه الأشكال غير المتماثلة.
قال جونستون في بيان . "لن تقول ، ضع الماس هنا ، والمستطيلات الطويلة هنا ، والمستطيلات العريضة هنا." يمكنك أن تقول شيئًا مثل ، "ضع مربعات مربعة في كل مكان". وهذه الوصفة البسيطة والسهلة تعطي نتيجة متماثلة للغاية. "
اختبر جونستون وزملاؤه فرضية البساطة هذه باستخدام النمذجة الحسابية. من خلال إجراء محاكاة لتطور البروتين ، وجد الباحثون أن الطفرات العشوائية من المرجح أن تنتج تسلسلات جينية بسيطة أكثر من تلك المعقدة. إذا كانت تلك الهياكل البسيطة جيدة بما يكفي للقيام بوظائفها ، فيمكن عندئذٍ أن يتولى الانتقاء الطبيعي هذه الهياكل والاستفادة منها. في عمليات المحاكاة التي أجراها الباحثون ، وكذلك في الحياة ، فاق عدد البنى شديدة التناظر ذات التعقيد المنخفض عدد الهياكل المعقدة ذات التماثل المنخفض.
تضع الدراسة محورًا جديدًا لما يسمى نظرية القرد اللانهائي ، وهي تجربة فكرية قديمة في مجال علم الأحياء التطوري. إذا كان القرد ، كما تتنبأ النظرية ، يكتب بشكل عشوائي لفترة غير محدودة من الوقت ، فإنه سينتج في النهاية الأعمال الكاملة لشكسبير (أو ربما سيناريو "Die Hard"). في الأساس ، تشبه الطفرات العشوائية في الحمض النووي كتابة القرود. بالنظر إلى الوقت الكافي (والقرود الكافية) ، فمن المؤكد أن بعض الطفرات البارعة ستظهر.
ولكن بحلول الوقت الذي ينتج فيه قرد افتراضي كتالوج أعمال شكسبير بالكامل ، من المحتمل أن يكون المخلوق المجتهد قد كتب بالفعل عددًا كبيرًا من القصائد القصيرة. وبالمثل ، إذا كانت البيولوجيا تعتمد كليًا على التعليمات الجينية التي يتم إنشاؤها عشوائيًا (مثل عمل القرد العشوائي في الكتابة) ، فإنها ستولد عددًا كبيرًا جدًا من التعليمات البسيطة ، لأن تلك الإرشادات ستظهر بشكل متكرر أكثر من الاتجاهات المعقدة. استنتج مؤلفو الدراسة أنه فيما يتعلق بالانتقاء الطبيعي ، فإن التعقيد ليس ضروريًا عند توفر حل بسيط.
لذلك ، في المرة القادمة التي تتوقف فيها عن الإعجاب بالتناظر الشعاعي للزهرة ، يمكنك أيضًا الإعجاب بكفاءة التسلسلات الجينية الأقصر والأبسط التي تم تشفيرها لهذه السمة.
نُشرت هذه الدراسة في 11 آذار (مارس) في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences (يفتح في علامة تبويب جديدة).
