Жизнь, во всем ее многообразии и сложности, остается одной из самых интригующих загадок естествознания. Понимание механизмов, лежащих в основе живого, требует нового, фундаментального подхода. Недавнее исследование, проведенное профессором Цви Тлусты из Ульсанского национального института науки и техники (Южная Корея) и Альбертом Либхабером из Центра физики и биологии Рокфеллеровского университета (Нью-Йорк), предлагает именно такой прорывной взгляд. Их работа, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, рассматривает живую материю как каскад машин, создающих другие машины, начиная с атомного уровня и простираясь до биосферы в целом.
Этот концептуальный подход опирается на идею, вдохновленную цитатой Готфрида Лейбница, полимата XVII века, который утверждал, что «машины природы, то есть живые тела, являются машинами даже в своих мельчайших частях, до бесконечности». Исследователи предлагают рассматривать живую материю как взаимосвязанную последовательность машин, каждая из которых производит как более мелкие, так и более крупные структуры. Этот «двойной каскад» простирается от молекулярных машин, таких как ионные насосы и ферменты, до клеток, тканей, органов, популяций и, наконец, до всей биосферы.
Ученые разработали упрощенный язык для описания живой материи, охватывающий 18 порядков величины в пространстве и 30 порядков величины во времени. В этом каскаде есть критическая точка, в которой пересекаются ветви, идущие от малого к большому и наоборот. Она характеризуется временным масштабом в 1000 секунд и пространственным масштабом в 1 микрон. Эта точка соответствует масштабу микроскопической жизни, что, по мнению авторов, не случайно.
Именно эта критическая точка, обусловленная физическими и логическими принципами, является минимальным условием для самовоспроизводящейся машины в соленой воде. Иными словами, это минимальная структурная сложность, необходимая для того, чтобы жизнь могла существовать в ее наиболее простой форме. Дальнейшее развитие ведет от простых самовоспроизводящихся машин к формированию их сообществ, а затем и к формированию всей биосферы. Таким образом, эта точка представляет собой эволюционный переход от простого к сложному, от отдельных машин к их коллективному существованию.
Предлагаемый подход не только дает новое представление о природе жизни, но и прокладывает путь для создания математического аппарата, способного описать ее фундаментальные характеристики. Профессор Цви Тлусты отмечает: «Эта работа закладывает концептуальную основу для разработки математических языков, которые воплощают отличительные черты жизни... Такие формализмы необходимы для построения теории жизни.» Этот подход предполагает, что жизнь может быть описана набором математических правил, подобно тому, как физика описывает движение и взаимодействие материи.
В дальнейшем, эта работа планируется как основа для математического описания жизни. Исследователи надеются, что разработка формализованного языка позволит раскрыть фундаментальные закономерности живого и приблизиться к созданию полноценной теории жизни, способной предсказывать новые биологические явления. Изучение каскада машин, создающих другие машины, может стать ключом к пониманию не только происхождения и развития жизни, но и к возможности воспроизведения ее в искусственных системах. Понимание принципов, лежащих в основе критической точки и перехода от простых самовоспроизводящихся машин к сложному многоклеточному миру, может привести к созданию совершенно новых технологий, способных изменять наше представление о возможностях материи.
Изображение носит иллюстративный характер
Этот концептуальный подход опирается на идею, вдохновленную цитатой Готфрида Лейбница, полимата XVII века, который утверждал, что «машины природы, то есть живые тела, являются машинами даже в своих мельчайших частях, до бесконечности». Исследователи предлагают рассматривать живую материю как взаимосвязанную последовательность машин, каждая из которых производит как более мелкие, так и более крупные структуры. Этот «двойной каскад» простирается от молекулярных машин, таких как ионные насосы и ферменты, до клеток, тканей, органов, популяций и, наконец, до всей биосферы.
Ученые разработали упрощенный язык для описания живой материи, охватывающий 18 порядков величины в пространстве и 30 порядков величины во времени. В этом каскаде есть критическая точка, в которой пересекаются ветви, идущие от малого к большому и наоборот. Она характеризуется временным масштабом в 1000 секунд и пространственным масштабом в 1 микрон. Эта точка соответствует масштабу микроскопической жизни, что, по мнению авторов, не случайно.
Именно эта критическая точка, обусловленная физическими и логическими принципами, является минимальным условием для самовоспроизводящейся машины в соленой воде. Иными словами, это минимальная структурная сложность, необходимая для того, чтобы жизнь могла существовать в ее наиболее простой форме. Дальнейшее развитие ведет от простых самовоспроизводящихся машин к формированию их сообществ, а затем и к формированию всей биосферы. Таким образом, эта точка представляет собой эволюционный переход от простого к сложному, от отдельных машин к их коллективному существованию.
Предлагаемый подход не только дает новое представление о природе жизни, но и прокладывает путь для создания математического аппарата, способного описать ее фундаментальные характеристики. Профессор Цви Тлусты отмечает: «Эта работа закладывает концептуальную основу для разработки математических языков, которые воплощают отличительные черты жизни... Такие формализмы необходимы для построения теории жизни.» Этот подход предполагает, что жизнь может быть описана набором математических правил, подобно тому, как физика описывает движение и взаимодействие материи.
В дальнейшем, эта работа планируется как основа для математического описания жизни. Исследователи надеются, что разработка формализованного языка позволит раскрыть фундаментальные закономерности живого и приблизиться к созданию полноценной теории жизни, способной предсказывать новые биологические явления. Изучение каскада машин, создающих другие машины, может стать ключом к пониманию не только происхождения и развития жизни, но и к возможности воспроизведения ее в искусственных системах. Понимание принципов, лежащих в основе критической точки и перехода от простых самовоспроизводящихся машин к сложному многоклеточному миру, может привести к созданию совершенно новых технологий, способных изменять наше представление о возможностях материи.
