一种新的“生物学规则”可能已经出现,扩大了对进化和衰老的认识

极光欣色 2024-05-21 07:25:27

在这个自我复制结构的模拟中,粉红色的正方形代表了“父”结构(左)和“子代”结构(右)之间连接退化的信号

南加州大学多恩塞夫文理学院的一位分子生物学家可能发现了一条新的“生物学规则”。

生物学规则,有时也被称为生物学定律,描述了生物体中公认的模式或真理。例如,艾伦法则指出,在温血动物中,生活在寒冷地区的动物比生活在炎热地区的动物四肢更短、更粗(以保存体温),因为炎热地区的动物需要更多的身体表面积来散热。

动物学家乔尔·艾伦在1877年提出了这一观点,尽管他不是第一个也不是最后一个提出生物学规则的人,但他的观点是少数几个被科学家接受的观点之一。

现在,南加州大学多恩塞夫分校(USC Dornsife)的生物科学教授约翰·托尔(John Tower)认为,他发现了生物学的另一条规律。5月16日,他在《老龄化前沿》杂志上发表了自己的观点。

生命可能需要不稳定

塔尔的规则挑战了长期以来的观念,即大多数生物更喜欢稳定而不是不稳定,因为稳定需要更少的能量和资源。例如,六边形在自然界中经常出现——想想蜂巢和昆虫的眼睛——因为它们是稳定的,并且需要最少的材料来覆盖表面。

塔尔将他的规则集中在不稳定性上,特别是一个被称为“选择性有利不稳定性”(SAI)的概念,在这个概念中,生物成分(如蛋白质和遗传物质)的一些波动性为细胞提供了优势。

塔认为SAI是生物学的基本组成部分。“即使是最简单的细胞也含有蛋白酶和核酸酶,并定期降解和替换它们的蛋白质和rna,这表明SAI对生命至关重要,”他解释说。

他说,SAI在进化中也起着关键作用。

他解释说,当细胞开始制造和降解各种不稳定成分时,它们会以两种状态中的一种存在——一种存在不稳定成分,另一种不存在不稳定成分。

自然选择对这两种细胞状态的作用可能不同。他说:“如果正常基因在一种细胞状态下是有利的,而基因突变在另一种细胞状态下是有利的,那么这有利于在同一细胞群体中维持正常基因和基因突变。”允许这种基因多样性可以使细胞和生物体更具适应性。

SAI可能是衰老的根源,甚至更多

选择性有利的不稳定性也可能导致衰老。制造和替换细胞内不稳定的成分需要消耗材料和能量。分解它可能还需要额外的能量。

此外,由于SAI为细胞设置了两种潜在状态,允许正常基因和突变基因共存,如果突变基因是有害的,这可能会导致衰老,Tower说。

除了进化和衰老,SAI还有其他深远的影响。

塔说:“科学界最近对混沌理论、临界性、图灵模式和‘细胞意识’等概念着迷。“该领域的研究表明,SAI在产生这些现象中起着重要作用。”

他说,由于SAI在生物学中的普遍存在及其深远的影响,它可能是生物学的最新规则。

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