Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain
Три новые статьи опровергают утверждения о том, что теория сборки молекулярной сложности провозглашается новой «теорией всего».
Впервые публично выдвинутая в 2017 году, теория сборки представляет собой гипотезу об измеримости молекулярной сложности, которая, как утверждается, характеризует жизнь, объясняет естественный отбор и эволюцию и даже переопределяет наше понимание времени, материи, жизни и вселенной.
Однако исследователи под руководством доктора Гектора Зенила из Школы биомедицинской инженерии и визуализации (BMEIS) в сотрудничестве с коллегами из Университета науки и технологий короля Абдаллы (KAUST) и Каролинского института в Швеции успешно продемонстрировали это в статье, опубликованной в npj Systems Biology, что тех же результатов можно достичь, используя традиционные статистические алгоритмы и алгоритмы сжатия.
Во второй статье, недавно опубликованной PLoS Complex Systems, они также математически доказали, что теория сборки эквивалентна энтропии Шеннона и, следовательно, не является новым подходом ни к одному из этих приложений, а представляет собой реализацию хорошо известного и популярного алгоритма сжатия, используемого в форматах сжатия ZIP и кодирования изображений, таких как PNG.
Третья статья, «Теория сборки, сведенная к энтропии Шеннона и сделанная избыточной с помощью наивных статистических алгоритмов», доступна на сервере препринтов arXiv.
«Наше исследование показало, что индекс сборки, основной компонент теории сборки, который определяет «живость» объекта по количеству его точных копий, как оригинальный метод, не является таковым, и его выводы неверны», — говорит доктор Гектор Зенил.
«Когда мы применили традиционные алгоритмы сжатия к молекулярным или химическим данным, были получены те же проверенные результаты, что и в рамках теории сборки. Это означает, что, вместо того чтобы быть новой структурой, теория сборки неотличима от других ранее существовавших мер сложности. Тем не менее, первоначальные авторы не проверяли никаких других алгоритмов».
«Несмотря на то, что некоторые овощи и растения, такие как лук и папоротники, имеют геномы, которые в 50 раз длиннее, с их многочисленными копиями генов, трудно утверждать, что лук или папоротники сложнее или живее людей, как предполагает теория сборки на основе такого одномерного индекса», — говорит профессор Йеспер Тегнер.
«Что действительно определяет жизнь, так это не просто генетическая длина или количество компонентов, а сложная связь с окружающей средой, проявляемое жизнью действие и ее устойчивость в сохранении своих основных свойств».
«Наш анализ проливает свет на ограничения числовых индексов теории сборки, пытаясь определить «живость» и характеристики жизни. Что действительно удивляет меня, так это пренебрежение важнейшей ролью динамических взаимодействий в понимании сложности жизни. Еще более тревожным является решение предложить фиксированный порог обнаружения жизни без каких-либо оснований», — говорит доктор Нарсис А. Киани.
«Настоящий прорыв заключается в построении на устоявшихся знаниях, интеграции, казалось бы, разнообразных теорий для раскрытия сложной многомерной динамики, которая формирует жизнь, а не в пересказе того, что мы уже знали, с помощью инструментов, которые мы уже разработали».
Хотя характеристика жизни — сложная и все еще открытая проблема, она изучалась со многих точек зрения: от модульных единиц Грегора Менделя до термодинамики Эрвина Шредингера, статистической энтропии Клода Шеннона и алгоритмической информации Грегори Хайтина.
Вооружившись всеми этими знаниями и многим другим из наук о сложности и биологии систем, сегодня известно, что одним из ключевых аспектов жизни является открытость, тот факт, что деятельность жизни, по-видимому, не ограничена регулярным поведением или повторением в ее адаптации и отношениях с окружающей средой.
Такие области, как алгоритмическая информационная динамика (AID), возглавляемая доктором Гектором Зенилом и его коллегами, проливают свет на то, как находить причинно-следственные модели для природных явлений и механистические объяснения процессов живых систем.
AID полностью основана на современных объединенных знаниях теории информации и причинно-следственной связи на сегодняшний день и строится на этих фундаментальных областях, используемых сегодня для понимания мира, и соединяет их.
Методы, лежащие в основе AID, уже рассчитаны на точные копии модулей, но это самый очевидный первый шаг, и доктор Зенил сообщил об этом до теории сборки как о способной отделять органические соединения от неорганических в зависимости от длины молекулы.
Дополнительная информация: Абикумаран Утамакумаран и др., О существенных ограничениях методов теории сборки и их классификации молекулярных биосигнатур, npj Systems Biology and Applications (2024). DOI: 10.1038/s41540-024-00403-y
Фелипе С. Абрахао и др., Теория сборки — это приближение к алгоритмической сложности, основанное на сжатии LZ, которое не объясняет отбор или эволюцию, PLOS Complex Systems (2024). DOI: 10.1371/journal.pcsy.0000014
Луан Озелим и др., Теория сборки, сведенная к энтропии Шеннона и сделанная избыточной наивными статистическими алгоритмами, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2408.15108
Информация о журнале: arXiv
Предоставлено Королевским колледжем Лондона
