Den enda teorin som kunde förklara uppkomsten, organisationen och livets ursprung

En av de mest förbryllande frågorna om livets ursprung är hur det rika kemiska landskapet som gör livet möjligt uppstod.

Detta landskap skulle bland annat ha bestått av aminosyror, proteiner och komplexa RNA-molekyler. Dessutom måste dessa molekyler ha varit en del av ett rikt nätverk av sammanhängande kemiska reaktioner som genererade dem på ett tillförlitligt sätt.

Det är klart att allt som måste ha hänt innan livet självt uppstod. Men hur?

En idé är att grupper av molekyler kan bilda autokatalytiska uppsättningar. Dessa är självförsörjande kemiska fabriker, där produkten av en reaktion är råvaran eller katalysatorn för en annan. Resultatet är en dygdig, fristående cykel av kemisk skapelse.

Idag tar Stuart Kauffman vid University of Vermont i Burlington och ett par kompisar en titt på de bredare matematiska egenskaperna hos autokatalytiska uppsättningar. När de undersöker denna större bild kommer de till en häpnadsväckande slutsats som kan få anmärkningsvärda konsekvenser för vår förståelse av komplexitet, evolution och fenomenet emergens.

De börjar med att härleda några generella matematiska egenskaper för autokatalytiska mängder, vilket visar att en sådan mängd kan bestå av många autokatalytiska delmängder av olika typer, av vilka några kan överlappa.

Med andra ord kan autokatalytiska uppsättningar ha en egen rik komplex struktur.

De fortsätter med att visa hur evolution kan fungera på en enda autokatalytisk uppsättning, och producerar nya delmängder inom den som är ömsesidigt beroende av varandra. Denna process skapar en miljö där nyare delmängder kan utvecklas.

Med andra ord kan självförsörjande, funktionellt slutna strukturer uppstå på en högre nivå (en autokatalytisk uppsättning autokatalytiska uppsättningar), d.v.s. verklig uppkomst, säger de.

Det är en intressant syn på framväxten och verkar verkligen vara en förnuftig inställning till problemet med livets ursprung. Det är inte svårt att föreställa sig grupper av molekyler som fungerar tillsammans så här. Och faktiskt, biokemister har nyligen upptäckt enkla autokatalytiska uppsättningar som beter sig på exakt detta sätt.

Men det som gör tillvägagångssättet så kraftfullt är att matematiken inte beror på kemins natur – den är substratoberoende. Så byggstenarna i en autokatalytisk uppsättning behöver inte alls vara molekyler utan alla enheter som kan manipulera andra enheter på det sätt som krävs.

Dessa enheter kan vara komplexa enheter i sig. Det kanske inte är alltför långsökt att till exempel tänka på samlingen av bakteriearter i din tarm (flera hundra av dem) som en stor autokatalytisk uppsättning, säger Kauffman och co.

Och de går ännu längre. De påpekar att ekonomin i huvudsak är processen att omvandla råvaror till produkter som hammare och spadar som i sig underlättar ytterligare omvandling av råvaror och så vidare. Kanske kan vi också se ekonomin som en (emergent) autokatalytisk uppsättning, som uppvisar någon form av funktionell stängning, spekulerar de.

Kan det vara så att samma idé – den allmänna teorin om autokatalytiska mängder – kan hjälpa till att förklara livets ursprung, uppkomstens natur och ge en matematisk grund för organisation inom ekonomi?

Som Kauffman och vänner säger med bara en liten underdrift: Vi anser att dessa idéer är värda att driva och utveckla vidare.

Vi ser fram emot att följa arbetet när det fortskrider.

Ref: arxiv.org/abs/1205.0584 : Strukturen för autokatalytiska uppsättningar: Evolverbarhet, aktivering och uppkomst

Dölj