La matematica delle origini

Lo scopo dello studio è uno di quelli più avvincenti per la scienza: sondare il tempo profondo per indagare le radici stesse della vita e l’origine delle dinamiche evolutive. Tradizionalmente si tende a pensare alla vita in termini di replicazione ed evoluzione, ma il modello proposto da questi ricercatori mostra come la selezione naturale potesse esistere anche prima della replicazione e

Lo scopo dello studio è uno di quelli più avvincenti per la scienza: sondare il tempo profondo per indagare le radici stesse della vita e l’origine delle dinamiche evolutive.
 
Tradizionalmente si tende a pensare alla vita in termini di replicazione ed evoluzione, ma il modello proposto da questi ricercatori mostra come la selezione naturale potesse esistere anche prima della replicazione e quindi prima della vita vera e propria.

Lo studio di Nowak e Ohtsuki della Harvard University propone un modello matematico semplice di popolazione dinamica in grado di generare informazioni e complessità, un brodo primordiale binario in cui due tipi di monomeri attivati generano polimeri, associandosi in maniera casuale. La selezione naturale emerge in questo contesto nel caso in cui alcune sequenze abbiano un tasso di formazione ed allungamento maggiore delle altre e porta ad un aumento della frequenza di queste particolari sequenze nella popolazione totale dei diversi polimeri. Questa situazione, che gli autori chiamano “pre-vita”, non comprende la replicazione, ma comprende già una dinamica battezzata in maniera analoga “pre-evolutiva” in cui la selezione naturale gioca il suo importante ruolo nel variare la composizione della popolazione.

Gli autori hanno poi introdotto nel modello sequenze in grado di funzionare da templato per la propria replicazione, simulando così la transizione dalla “pre-vita” alla vita e dalle dinamiche “pre-evolutive” a quelle evolutive. Quello che viene sottolineato è il fatto che questo passaggio non sia un salto diretto ma piuttosto un periodo di transizione durante il quale vita e “pre-vita” competono fra loro per la sopravvivenza, dato un pool limitato di monomeri di partenza. La vita viene selezionata positivamente solamente se il tasso di replicazione supera una certa soglia, prevalendo su quello della semplice formazione di polimeri.

Con questo nuovo e semplice modello matematico i due autori hanno quindi dato un nuovo spessore alla parola evoluzione, mostrando come essa possa essere stata determinante fin dai primissimi inizi della storia della vita sulla Terra.

Silvia Demergazzi


Martin A. Nowak and Hisashi Ohtsuki, Prevolutionary dynamics and the origin of evolution, PNAS 105:14924-14927; published ahead of print doi:10.1073/pnas.0806714105

Fonte dell’immagine: Wikimedia Commons