En ny biologiregel kan være kommet frem i lyset, som udvider indsigten i evolution og aldring

En molekylærbiolog ved USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences har muligvis fundet en ny "biologiske regel."

En biologiregel, nogle gange kaldet en biologisk lov, beskriver et anerkendt mønster eller truisme blandt levende organismer. Allens regel siger f.eks., at blandt varmblodede dyr har dem, der findes i koldere områder, kortere, tykkere lemmer (for at bevare kropsvarmen) end dem i varmere områder, som har brug for mere kropsoverflade for at sprede varme.

Zoolog Joel Allen formulerede denne idé i 1877, og selvom han ikke var den første eller den sidste, der præsenterede en biologiregel, er hans en af ​​kun en håndfuld, der har opnået accept blandt videnskabsmænd.

Nu mener John Tower, professor i biologiske videnskaber ved USC Dornsife, at han har afsløret en anden biologiregel. Han offentliggjorde sin idé den 16. maj i tidsskriftet Frontiers in Aging .

Livet kan kræve ustabilitet

Towers regel udfordrer langvarige forestillinger om, at de fleste levende organismer foretrækker stabilitet frem for ustabilitet, fordi stabilitet kræver mindre energi og færre ressourcer. For eksempel forekommer sekskanter ofte i naturen – tænk på bikage og insektøjne – fordi de er stabile og kræver den mindste mængde materiale for at dække en overflade.

Tower centrerer sin regel om ustabilitet, specifikt et koncept kaldet "selektivt fordelagtig ustabilitet" eller SAI, hvor en vis flygtighed i biologiske komponenter, såsom proteiner og genetisk materiale, giver celler en fordel.

Tower mener, at SAI er en grundlæggende del af biologien. "Selv de enkleste celler indeholder proteaser og nukleaser og nedbryder og erstatter regelmæssigt deres proteiner og RNA'er, hvilket indikerer, at SAI er afgørende for livet," forklarer han.

Han siger, at SAI også spiller en nøglerolle i evolutionen.

Efterhånden som celler går i gang med deres forretning, bygger og nedbryder forskellige ustabile komponenter, forklarer han, vil de eksistere i en af ​​to tilstande - en tilstand med en ustabil komponent til stede og en tilstand, hvor den ustabile komponent er fraværende.

Naturlig selektion kan virke forskelligt på de to celletilstande. "Dette kan favorisere opretholdelsen af ​​både et normalt gen og en genmutation i den samme cellepopulation, hvis det normale gen er gunstigt i en celletilstand, og genmutationen er gunstigt i den anden celletilstand," siger han. At tillade denne genetiske mangfoldighed kan gøre celler og organismer mere tilpasningsdygtige.

SAI kan være årsagen til aldring – og mere

Selektivt fordelagtig ustabilitet kan også bidrage til aldring. At skabe og derefter erstatte de ustabile komponenter i celler kommer på bekostning af materialer og energi. At nedbryde det kan også kræve ekstra energi.

Da SAI opsætter to potentielle tilstande for en celle, hvilket tillader normale og muterede gener at eksistere side om side, kan det, hvis det muterede gen er skadeligt, bidrage til aldring, siger Tower.

Ud over evolution og aldring har SAI andre vidtrækkende implikationer.

"Videnskaben har på det seneste været fascineret af begreber som kaosteori, kritikalitet, Turing-mønstre og "cellulær bevidsthed," siger Tower. "Forskning på området tyder på, at SAI spiller en vigtig rolle i at producere hvert af disse fænomener."

På grund af dets tilsyneladende allestedsnærværende i biologi og dets vidtrækkende implikationer, kan SAI være den nyeste regel inden for biologi, siger han.

Flere oplysninger: John Tower, selektivt fordelagtig ustabilitet i biotiske og præbiotiske systemer og implikationer for evolution og aldring, Grænser i aldring (2024). DOI:10.3389/fragi.2024.1376060

Leveret af University of Southern California