Forskere skitserer spilteoretisk tilgang til bedre at forstå genetik

Principper for spilteori tilbyder nye måder at forstå genetisk adfærd på, et par forskere har konkluderet i en ny analyse, der vises i Journal of the Royal Society Interface . Dets arbejde åbner muligheden for at forstå biologiske processer, og specifikt biokemi, gennem en ny videnskabelig linse.

Udforskningen overvejer signalspilteori, som involverer afsender- og modtagerinteraktioner, hvor begge søger udbytte.

"Syndet på gener som spillere i et signalspil animerer effektivt gener og giver enkle værktøjer og strategier - således, unikke personligheder – på dem, " forklarer Bhubaneswar "Bud" Mishra, en professor ved NYU's Courant Institute of Mathematical Sciences, som var medforfatter til analysen sammen med Steven Massey, en lektor ved University of Puerto Rico. "I denne opfattelse, genomet har karakteristika af et molekylært samfund, komplet med bedrag, efterligning, samarbejde, og konkurrence – ikke ulig det menneskelige samfund. Dette tilføjer en storhed til et traditionelt syn på livet og de interaktioner, det består af."

Forskerne bemærker den lange historie med signalspilteori på tværs af forskellige felter.

"Signalspilteori blev udviklet inden for økonomi og biologi og har efterfølgende fundet anvendelser i design af smarte kontrakter, privatliv, identitetssystemer og cybersikkerhed, " skriver Massey og Mishra.

Det Journal of the Royal Society Interface piece repræsenterer anvendelsen af ​​signalspilteori til biokemi.

Massey og Mishra, baseret på eksisterende forskning, foreslå et nyt syn på biokemi som et signalspil mellem gener og deres associerede makromolekyler. Matematisk, den modellerer en interaktion mellem en afsender og en modtager – begge biologiske makromolekyler – hvor afsenderen har vigtig information og signalerer modtageren til at handle.

For eksempel, makromolekylerne signalerer deres identitet til andre makromolekyler, der binder til dem, som derefter foretager en biokemisk reaktion. Kommunikation af identitet åbner muligheden for, at visse adfærd forbundet med mennesker - såsom molekylært "bedrag" forekommer mellem genspillere.

Særligt bemærkelsesværdigt, signalspilteori viser, at der forventes bedrag i situationer, hvor der er en interessekonflikt mellem parterne. I tilfælde af biokemi, dette kunne observeres gennem aktiviteten af ​​"egoistiske" elementer (f.eks. transposoner, som er DNA-sekvenser, der ændrer deres position i genomet), bakterier, og tilfælde af konflikt mellem gener, der opstår mellem køn og forældre og deres afkom.

"Udviklingen af ​​den genetiske kode og mange af de andre store evolutionære overgange, der førte til nutidens livsformer, kan være forbundet med udviklingen af ​​signaleringskonventioner mellem makromolekyler, og muligheden for subversion af egoistiske entiteter eller patogener, " forklarer Mishra. "I særdeleshed, forekomsten af ​​molekylært bedrag har ført til udviklingen af ​​mekanismer for 'molekylær sanktionering' for at kontrollere den krænkende adfærd."

"Molekylær sanktionering" er et nyt koncept udviklet af Mishra og Massey, afledt af spilteori, der beskriver afstraffelsen af ​​genspillere, der udviser "antisocial" adfærd, der er skadelig for genomet som helhed.