عالم يقترح قانونًا عالميًا جديدًا لعلم الأحياء قد يفسر الشيخوخة
مصر:إيهاب محمد زايد
تحتوي قذيفة نوتيلوس على أجزاء متكررة يزداد حجمها وفقًا لقانون الطاقة
تكرار الهياكل داخل قذيفة نوتيلوس.
يبدو أن الحياة تتطلب على الأقل بعض عدم الاستقرار. وينبغي اعتبار هذه الحقيقة عالمية بيولوجية، كما يقترح جون تاور، عالم الأحياء الجزيئية بجامعة جنوب كاليفورنيا.
يُعتقد أن القوانين البيولوجية نادرة وتصف أنماطًا أو مبادئ تنظيمية تبدو منتشرة في كل مكان بشكل عام. في حين أنها يمكن أن تكون أكثر اسفنجية من مطلقات الرياضيات أو الفيزياء، إلا أن مثل هذه القواعد في علم الأحياء تساعدنا على فهم أفضل للعمليات المعقدة التي تحكم الحياة.
يبدو أن معظم الأمثلة التي وجدناها حتى الآن تهتم بحفظ المواد أو الطاقة، وبالتالي ميل الحياة نحو الاستقرار.
على سبيل المثال، تنص قاعدة ألين، التي تمت صياغتها في عام 1877، على أن الحيوانات ذوات الدم الحار في المناطق الباردة تتطلب أطرافًا أكثر ثباتًا مع مساحة سطح أقل للحفاظ على حرارة الجسم، بينما في المناطق الأكثر دفئًا يكون العكس صحيحًا. ولكن كما هو الحال مع كل شيء بيولوجي، هناك بعض الاستثناءات: بما في ذلك كلاب الأدغال قصيرة الأرجل الموجودة في أمريكا الوسطى والجنوبية، والضفدع الشائع.
مثال آخر على “القواعد” البيولوجية يكمن في تكرار الهياكل التي تخضع لقوانين القوة الرياضية كلما زاد حجمها، مثل دوامة قوقعة النوتيلوس دائمة التوسع. وهي منتشرة على نطاق واسع في العديد من الأنظمة البيولوجية، وهي أيضًا استراتيجيات يُعتقد أنها تحافظ على استخدام الطاقة والمواد. الطريقة التي يصنع بها النحل أقراص العسل السداسية هي مثال ذكي آخر.
“يُعتقد أن الهياكل المتشابهة ذاتيًا، بما في ذلك اللوالب اللوغاريتمية، هي الطريقة الأكثر اقتصادا لزيادة حجم الهيكل، دون تغيير الشكل أو تدمير الهيكل الحالي”، يوضح تاور.
ومع ذلك، فإن مفهومه، المسمى “عدم الاستقرار المفيد بشكل انتقائي”، يتحدى هذا الاتجاه نحو الحفاظ على الموارد في النظم البيولوجية.
وتدعي أن بعض التقلبات على الأقل هي ضرورة بيولوجية أساسية، على الرغم من أن عدم الاستقرار هذا يؤدي إلى فقدان الموارد. وذلك لأن هناك أشياء أخرى يمكن كسبها.
يقول تاور: “يؤدي عدم الاستقرار الانتقائي المفيد إلى زيادة تعقيد النظام، وهذا التعقيد المتزايد له فوائد محتملة”. وتشمل هذه الفوائد القدرة على التغيير وبالتالي التكيف، وهو ما يحدث عبر جميع المستويات البيولوجية من المستوى الجزيئي إلى مستوى السكان.
يقول تاور: “حتى أبسط الخلايا تحتوي على البروتياز والنواة، وتتحلل بانتظام وتستبدل البروتينات والحمض النووي الريبي (RNA)، مما يشير إلى أن عدم الاستقرار المفيد بشكل انتقائي ضروري للحياة”.
إن شرط عدم الاستقرار يؤدي حتماً إلى فقدان الطاقة والموارد، وتراكم الطفرات الجينية التي قد تكون ضارة أو حميدة. ويتوقع تاور أن هذه هي الطريقة التي ينتهي بها الأمر بالشيخوخة البيولوجية.
ومع ذلك، فمن دون عدم الاستقرار وسلبياته، لن تكون الحياة قادرة على التكيف والازدهار من خلال تغير الزمان والمكان.
لذا فنحن جميعاً عالقون في لعبة شد الحبل المتناقضة بين الحاجة إلى الاستقرار وعدم الاستقرار، وبالتالي تقديم التنازلات في كلتا الحالتين.
يقول تاور: “لقد أصبح العلم مفتونًا مؤخرًا بمفاهيم مثل نظرية الفوضى، والنقدية، وأنماط تورينج، و”الوعي الخلوي”.
“تشير الأبحاث في هذا المجال إلى أن عدم الاستقرار المفيد بشكل انتقائي يلعب دورًا مهمًا في إنتاج كل من هذه الظواهر.”
تم نشر هذا البحث في مجلة Frontiers in Aging.
