Nové pravidlo v biologii: Výhodná nestabilita (SAI)
Biologie, i když má méně pravidel než některé jiné vědy, obsahuje přibližně dvě desítky „pravidel“ – široké zobecnění o chování a povaze přírody a evoluce. Výzkumníci z USC nyní chtějí přidat nové pravidlo nazvané „selectively advantageous instability (SAI)“, které zkoumá, jak může být nestabilita pro buňku a buněčný organismus prospěšná.
Na druhé straně tohoto „pravidla“ je to, že SAI může být klíčovým faktorem pro věci jako jsou nemoci a stárnutí, takže pochopení tohoto procesu by mohlo pomoci při zkoumání těchto biológických procesů.
Vědecká pravidla a zákony nám pomáhají chápat svět kolem nás, ať už se jedná o kosmické nebo subatomární měřítko. Přesto je biologický svět trochu komplikovanější. Příroda je často plná biologických výjimek, a tak se „pravidla biologie“ považují za široká zobecnění spíše než za absolutní fakta, která vysvětlují a řídí veškerý známý život.
Některá z těchto širokých zobecnění zahrnují například Allenův zákon, který říká, že tvary těla u endotermních živočichů (teplokrevných zvířat) se přizpůsobují klimatickým podmínkám—kompaktní postava pomáhá udržovat teplo v chladných klimatických podmínkách, zatímco vysoká a hubená postava pomáhá odvádět teplo v teplejších oblastech. Další „zákon“, známý jako Bergmannův zákon, uvádí, že druhy široce rozšířené klady mají tendenci být větší v chladnějších klimatem a menší v teplejších (i když samozřejmě, jako u většiny biologických pravidel, výjimky se uplatňují).
V současnosti existuje přibližně dvacítka pravidel, která popisují různé procesy přírodního světa, a nyní výzkumníci na University of Southern California doufají, že přidají nové pravidlo. Na první pohled se toto nové pravidlo—nazvané „selectively advantageous instability“ (SAI)—zdá odporovat základním představám o životě obecně a zpochybňuje aktuální předpoklad, že život touží po stabilitě a konzervaci zdrojů.
Ačkoli příroda má tendenci k stabilitě (což je jeden z důvodů, proč vidíme tolik šestiúhelníkových tvarů v přírodě, včetně pláství a očí hmyzu), molekulární biolog John Towers z USC tvrdí, že nestabilita v biologických komponentech, jako jsou proteiny a geny, může buňkám skutečně pomoci. Tato studie byla publikována nedávno v časopise Frontiers in Aging.
„I ty nejjednodušší buňky obsahují proteázy a nukleázy a pravidelně degradují a nahrazují své proteiny a RNA, což naznačuje, že SAI je nezbytné pro život,“ uvedl Towers v tiskovém prohlášení. „To může podporovat udržení jak normálního genu, tak i mutace v téže populaci buněk, pokud je normální gen příznivý v jednom stavu buňky a mutace příznivá v jiném stavu buňky.“
Tyto stavy umožňují větší genetickou rozmanitost, což může organismům zajišťovat větší adaptabilitu. Mnohé buněčné komponenty také preferují krátkou životnost, jelikož to skutečně pomáhá podporovat zdraví buněk. To naznačuje, že SAI v těchto komponentech je nezbytnou biologickou funkcí.
Samozřejmě existují také nevýhody nestability. Tento energeticky náročný proces mutační nestability může zavádět nežádoucí buňky, které přispívají ke stárnutí, a způsobovat další typy poškození a dysfunkce.
„Stárnutí se ukázalo jako obtížně definovatelné, ale většina definic zahrnuje zvýšenou pravděpodobnost úmrtí s věkem a sníženou reprodukční způsobilost s věkem,“ uvádí článek. „SAI může vytvářet náklady pro reproduktory z hlediska energie a/nebo materiálů, a tyto náklady by mohly být interpretovány jako podporující stárnutí.“
Dalšími důkazy podporujícími všudypřítomnost SAI a jeho kandidaturu jako nového „pravidla biologie“ jsou jeho výskyty v jiných dobře známých konceptech, včetně teorie chaosu a myšlenek „buněčné znalosti“. Díky tomu—spolu s jeho vazbami na základní biologické procesy, jako je stárnutí—může pochopení vnitřního fungování SAI pomoci biologům prozkoumat buněčný život zcela novým způsobem.
