ג'ון טאואר, ביולוג מולקולרי ב-USC Dornsife, מציע כלל ביולוגי חדש המתמקד ב"אי יציבות יתרון סלקטיבי" (SAI), מה שמצביע על כך שאי יציבות מסוימת במערכות ביולוגיות מציעה יתרונות אבולוציוניים. עיקרון זה מאתגר את ההעדפה המקובלת ליציבות, מה שמעיד על כך שחוסר יציבות יכול לתרום למגוון גנטי, אבולוציה ואפילו הזדקנות.
USC הביולוג המולקולרי של דורנסיף, ג'ון טאואר, מציע שבעוד שיצורים חיים מעדיפים בדרך כלל יציבות כדי לחסוך באנרגיה ובמשאבים, חוסר יציבות עשוי לשחק גם תפקיד מכריע.
ביולוג מולקולרי מהמכללה לאותיות, אומנויות ומדעים של USC דורנסיף אולי מצא "כלל ביולוגיה" חדש.
כלל של ביולוגיה, הנקרא לפעמים חוק ביולוגי, מתאר דפוס מוכר או אמת בקרב אורגניזמים חיים. הלכת אלן, למשל, קובעת שבקרב בעלי חיים בעלי דם חם, לאלו שנמצאים באזורים קרים יותר יש גפיים קצרות ועבות יותר (כדי לשמור על חום הגוף) מאלה שבאזורים חמים יותר, שזקוקים ליותר שטח פנים כדי לפזר חום.
הזואולוג ג'ואל אלן ניסח את הרעיון הזה ב-1877, ולמרות שהוא לא היה הראשון או האחרון שהציג כלל של ביולוגיה, שלו הוא אחד מקומץ שזכה לקבלה בקרב מדענים.
כעת, ג'ון טאואר, פרופסור למדעי הביולוגיה ב-USC Dornsife, מאמין שהוא חשף כלל נוסף בביולוגיה. הוא פרסם את הרעיון שלו ב-16 במאי בכתב העת גבולות בהזדקנות.
החיים עשויים לדרוש חוסר יציבות
הכלל של טאואר מאתגר תפיסות ארוכות שרוב האורגניזמים החיים מעדיפים יציבות על פני חוסר יציבות מכיוון שיציבות דורשת פחות אנרגיה ופחות משאבים. למשל, משושים מופיעים לעתים קרובות בטבע – חשבו על חלות דבש ועיני חרקים – מכיוון שהם יציבים ודורשים את הכמות הקטנה ביותר של חומר כדי לכסות משטח.
טאואר מרכז את שלטונו בחוסר יציבות, ספציפית מושג שנקרא "אי יציבות מועילה באופן סלקטיבי", או SAI, שבו תנודתיות מסוימת ברכיבים ביולוגיים, כמו חלבונים וחומרים גנטיים, מספקת יתרון לתאים.
בסימולציה ממוחשבת זו של מבנה משכפל עצמי, הריבוע הוורוד מייצג את האות לפגיעה בקשר בין מבנה ה"אב" (משמאל) ל"צאצאיו" (מימין). השפלה זו היא דוגמה לאי יציבות מועילה במבנים ביולוגיים. קרדיט: באדיבות ג'ון טאואר
טאואר מאמין ש-SAI הוא חלק בסיסי בביולוגיה. "אפילו התאים הפשוטים ביותר מכילים פרוטאזות ונוקלאזות ומפרקים ומחליפים באופן קבוע את החלבונים וה-RNA שלהם, מה שמעיד על כך ש-SAI חיוני לחיים", הוא מסביר.
לדבריו, ל-SAI גם תפקיד מפתח באבולוציה.
כאשר תאים מתנהלים בעסקיהם, בונים ומשפילים רכיבים לא יציבים שונים, הוא מסביר, הם יתקיימו באחד משני מצבים – מצב אחד עם רכיב לא יציב ומצב אחד שבו הרכיב הלא יציב נעדר.
הברירה הטבעית עשויה לפעול אחרת על שני מצבי התא. "זה יכול להועיל לשמירה על גן תקין וגם של מוטציה גנטית באותה אוכלוסיית תאים אם הגן התקין הוא חיובי במצב תא אחד והמוטציה בגן חיובית במצב התא השני", הוא אומר. מתן המגוון הגנטי הזה יכול להפוך תאים ואורגניזמים למתאימים יותר.
SAI עשוי להיות שורש ההזדקנות – ועוד
חוסר יציבות מועיל באופן סלקטיבי עשוי גם לתרום להזדקנות. יצירה והחלפה של הרכיבים הלא יציבים בתוך התאים באה במחיר של חומרים ואנרגיה. פירוק זה עשוי לדרוש גם אנרגיה נוספת.
כמו כן, מכיוון ש-SAI מגדיר שני מצבים פוטנציאליים לתא, ומאפשרים לגנים נורמליים ולגנים להתקיים במקביל, אם הגן שעבר מוטציה מזיק, הדבר עשוי לתרום להזדקנות, אומר טאואר.
בנוסף לאבולוציה והזדקנות, ל-SAI יש השלכות מרחיקות לכת נוספות.
"המדע הוקסם לאחרונה ממושגים כמו תורת הכאוס, ביקורתיות, דפוסי טיורינג ו'תודעה סלולרית', אומר טאואר. "מחקרים בתחום מצביעים על כך ש-SAI ממלא תפקיד חשוב בייצור כל אחת מהתופעות הללו".
בגלל הנוכחות הנראית לעין בביולוגיה וההשלכות מרחיקות הלכת שלה, SAI עשוי להיות הכלל החדש ביותר בביולוגיה, הוא אומר.
המחקר מומן על ידי המכון הלאומי להזדקנות.
