Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh

Một nhà sinh học phân tử tại SC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences có thể đã tìm ra một “quy luật sinh học” mới.

Một quy luật sinh học, mô tả một khuôn mẫu hoặc sự thật hiển nhiên được thừa nhận giữa các sinh vật sống. Ví dụ, quy tắc của Allen nói rằng trong số các động vật máu nóng, những động vật ở vùng lạnh hơn có chi ngắn hơn, dày hơn (để bảo tồn nhiệt độ cơ thể) so với những động vật ở vùng nóng hơn, cần nhiều diện tích bề mặt cơ thể hơn để tản nhiệt. Nhà động vật học Joel Allen đã đưa ra ý tưởng này vào năm 1877, và mặc dù ông không phải là người đầu tiên hay người cuối cùng đưa ra một quy luật sinh học, nhưng ông là một trong số ít được các nhà khoa học chấp nhận.

Giờ đây, John Tower, giáo sư khoa học sinh học tại USC Dornsife, tin rằng ông đã phát hiện ra một quy luật sinh học khác. Ông đã công bố ý tưởng của mình vào ngày 16 tháng 5 trên tạp chí Frontiers in Aging.

Cuộc sống có thể đòi hỏi sự bất ổn

Quy tắc của Tower thách thức những quan niệm lâu đời cho rằng hầu hết các sinh vật sống thích sự ổn định hơn là sự bất ổn vì sự ổn định đòi hỏi ít năng lượng và ít tài nguyên hơn. Ví dụ, hình lục giác xuất hiện thường xuyên trong tự nhiên - hãy nghĩ đến tổ ong và mắt côn trùng - vì chúng ổn định và cần ít vật liệu nhất để che phủ bề mặt. Tower tập trung vào quy tắc của ông về sự bất ổn, cụ thể là khái niệm gọi là "sự bất ổn có chọn lọc" hay SAI (Selectively Advantageous Instability), trong đó một số biến động trong các thành phần sinh học, chẳng hạn như protein và vật liệu di truyền, mang lại lợi thế cho tế bào. Tower tin rằng SAI là một phần cơ bản của sinh học. Ông giải thích: “Ngay cả những tế bào đơn giản nhất cũng chứa protease và nuclease, đồng thời thường xuyên phân hủy và thay thế các protein và RNA của chúng, cho thấy SAI rất cần thiết cho sự sống”. Ông cho biết SAI cũng đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa. Ông giải thích, khi các tế bào thực hiện công việc của mình, xây dựng và phân hủy các thành phần không ổn định khác nhau, chúng sẽ tồn tại ở một trong hai trạng thái - một trạng thái có thành phần không ổn định và một trạng thái không có thành phần không ổn định. Chọn lọc tự nhiên có thể tác động khác nhau ở hai trạng thái tế bào. Ông nói: “Điều này có thể giúp duy trì cả gen bình thường và đột biến gen trong cùng một quần thể tế bào, nếu gen bình thường thuận lợi ở trạng thái tế bào này và đột biến gen thuận lợi ở trạng thái tế bào kia”. Việc cho phép sự đa dạng di truyền này có thể làm cho tế bào và sinh vật thích nghi hơn.

Sự bất ổn có chọn lọc có thể là căn nguyên của sự lão hóa - và hơn thế nữa

Sự bất ổn có chọn lọc cũng có thể góp phần vào sự lão hóa. Việc tạo ra và sau đó thay thế thành phần không ổn định trong tế bào sẽ tốn kém về vật liệu và năng lượng. Phá vỡ nó cũng có thể cần thêm năng lượng. Ngoài ra, do SAI thiết lập hai trạng thái tiềm năng cho một tế bào, cho phép các gen bình thường và đột biến cùng tồn tại, nên nếu gen đột biến có hại thì điều này có thể góp phần gây ra lão hóa, Tower nói. Ngoài sự tiến hóa và lão hóa, SAI còn có những tác động sâu rộng khác. Tower cho biết: "Khoa học gần đây bị mê hoặc bởi các khái niệm như lý thuyết hỗn loạn, tính tới hạn, mô hình Turing và 'ý thức tế bào'. "Nghiên cứu trong lĩnh vực này cho thấy SAI đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra từng hiện tượng này." Ông nói, do tính phổ biến rõ ràng của nó trong sinh học và những tác động sâu rộng của nó, SAI có thể là quy tắc sinh học mới nhất.

Nguồn bài viết: Tài liệu do University of Southern California. cung cấp. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về phong cách và độ dài.
Tạp chí tham khảo:
John Tower. Selectively advantageous instability in biotic and pre-biotic systems and implications for evolution and aging. Frontiers in Aging, 2024; 5 DOI: 10.3389/fragi.2024.1376060

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240516205148.htm