Cercetătorii de la Universitatea Oxford au descoperit că lumea în care trăim, de la natură la corpul uman, toate au în spate niște formule matematice exacte. Nimic nu este la întâmplare și totul are legătură cu teoria numerelor. Studiul lansat de experți a alimentat speculațiile conform cărora nu este exclus ca lumea în care trăim să fie doar o simulare de calculator!
Oricât de abstractă ar fi, teoria numerelor este una dintre cele mai familiare forme de matematică pentru mulți dintre noi. Ea cuprinde înmulțirea, scăderea, împărțirea și adunarea (funcții aritmetice) numerelor întregi sau numere întregi și a omologilor lor negativi.
Faimoasa secvență Fibonacci este doar un exemplu, în care fiecare număr din secvență este suma celor două anterioare. Modelele sale pot fi găsite în întreaga natură, în conurile de pin, în ananas și în semințele de floarea-soarelui.
„Frumusețea teoriei numerelor nu constă doar în relațiile abstracte pe care le descoperă între numere întregi, ci și în structurile matematice profunde pe care le luminează în lumea noastră naturală”, explică matematicianul Ard Louis de la Universitatea Oxford, autorul principal al noului studiu publicat în Journal of The Royal Society Interface.
De interes pentru Louis și colegii săi au fost mutațiile, erorile genetice care se strecoară în genomul unui organism de-a lungul timpului și care determină evoluția.
Descoperire incredibilă. Pământul, înconjurat de o rețea de filamente magnetice enigmatice
Secvențele genetice și matematica
Unele mutații pot fi o schimbare de o singură literă într-o secvență genetică care provoacă boli sau produc un avantaj neașteptat, în timp ce alte mutații nu pot avea niciun efect observabil asupra aspectului, trăsăturilor sau comportamentelor organismului (fenotipul acestuia).
Acestea din urmă sunt denumite uneori mutații neutre și, deși nu au niciun efect observabil, ele sunt indicatori ai evoluției în acțiune. Mutațiile se acumulează într-un ritm constant de-a lungul timpului, trasând relațiile genetice dintre organisme, pe măsură ce acestea se îndepărtează încet de un strămoș comun.
Totuși, organismele trebuie să fie capabile să tolereze unele mutații, pentru a-și păstra fenotipul caracteristic, în timp ce loteria genetică continuă să distribuie înlocuitori care pot fi sau nu avantajoși.
Această așa-numită robustețe mutațională generează diversitatea genetică, dar variază de la o specie la alta și poate fi observată chiar și în proteinele din interiorul celulelor.
Elon Musk vorbește despre ”sfârșitul vieții de pe planeta noastră”. Știe ceva ce nu noi nu știm?
Secvențele de cod din natură
Proteinele studiate pot tolera aproximativ două treimi din erorile aleatorii din secvențele lor de codificare, ceea ce înseamnă că 66% dintre mutații sunt neutre și nu au niciun efect asupra formei lor finale.
„Știm de ceva timp că multe sisteme biologice prezintă o robustețe remarcabilă a fenotipului, fără de care evoluția nu ar fi posibilă”, explică Louis.
„Dar nu știam care ar fi robustețea maximă absolută posibilă, sau dacă există măcar un maxim”.
Pentru a investiga, Louis și colegii săi au analizat plierea proteinelor și structurile ARN-urilor mici ca exemple de modul în care o secvență genetică unică, cunoscută și sub numele de genotip, se corelează cu un fenotip sau o trăsătură specifică.
În cazul proteinelor, o scurtă secvență de ADN descrie blocurile de construcție ale proteinei, care, atunci când sunt puse cap la cap, codifică forma acesteia.
Mai mici decât proteinele sunt structurile secundare de ARN; șiruri libere de coduri genetice care ajută la construirea proteinelor.
Louis și colegii săi s-au întrebat cât de mult se poate apropia natura de limitele superioare ale robusteții mutaționale, așa că au efectuat simulări numerice pentru a calcula posibilitățile.
Aceștia au studiat caracteristicile matematice abstracte ale numărului de variații genetice care corespund unui anumit fenotip fără a-l schimba și au arătat că robustețea mutațională ar putea fi într-adevăr maximizată în proteinele și structurile de ARN care apar în mod natural.
Cea mai sumbră profeție a lui Stephen Hawking, legată de viitorul omenirii, se confirmă
Lumea, un model fractal
Mai mult, robustețea maximă a urmat un model fractal care se repetă de la sine, numit curba Blancmange, și a fost proporțională cu un concept de bază al teoriei numerelor, numit fracția sumei cifrelor.
„Am găsit dovezi clare în cartografierea de la secvențe la structurile secundare de ARN că, în unele cazuri, natura atinge exact limita maximă de robustețe”, spune Vaibhav Mohanty, de la Harvard Medical School.
„Este ca și cum biologia știe despre funcția fractală a sumei cifrelor”.
Încă o dată, matematica pare a fi o componentă esențială a naturii care dă structură lumii fizice, chiar și la nivel microscopic.
Trăim într-un univers holografic, într-o simulare pe calculator? Ce spun experții