Wanneer je dit verhaal leest, leer je het volgende:
- Biologie heeft misschien minder “regels” dan andere wetenschappen, maar het bevat wel tientallen brede generalisaties over gedrag, natuur en evolutie.
- Onderzoekers aan de USC willen een nieuwe regel introduceren, genaamd “selectief voordeel van instabiliteit (SAI),” die onderzoekt hoe instabiliteit voordelig kan zijn voor een cel en een cellulair organisme.
- De keerzijde van deze regel is dat SAI ook een belangrijke factor kan zijn voor zaken als ziekten en veroudering, waardoor het begrijpen van dit proces kan helpen bij het verkennen van deze biologische processen.
In de wetenschappen helpen regels en wetten ons om de wereld om ons heen te begrijpen, of het nu op kosmische of subatomaire schaal is. In de biologische wereld is dit echter iets ingewikkelder. Dit komt doordat de natuur vaak voluit gaat met biologische uitzonderingen, waardoor “regels van de biologie” ook als brede generalisaties worden beschouwd en niet als absolute feiten die al het bekende leven verklaren en reguleren.
Enkele van deze brede generalisaties omvatten zaken zoals de wet van Allen, die bepaalt dat lichaamsvormen bij endothermen (warmbloedige dieren) zich aanpassen aan klimatologische omstandigheden — kort en stevig helpt om warmte vast te houden in koude klimaten, terwijl lang en slank helpt om warmte af te voeren in warmere klimaten. Een andere “wet,” bekend als de regel van Bergmann, stelt dat soorten van een breed verspreide clade de neiging hebben groter te zijn in koudere klimaten en kleiner in warmere (hoewel, zoals bij de meeste biologische regels, uitzonderingen van toepassing zijn).
Er zijn momenteel ongeveer twee dozijn regels die allerlei processen in de natuurlijke wereld beschrijven, en nu hopen onderzoekers van de Universiteit van Zuid-Californië (USC) een nieuwe regel toe te voegen. Op het eerste gezicht lijkt deze nieuwe regel — genaamd “selectief voordeel van instabiliteit,” of SAI — de onderliggende aannames over leven in het algemeen te weerleggen, en duwt het de bestaande veronderstelling dat leven stabiliteit en het behoud van middelen nastreeft.
Hoewel de natuur geneigd is tot stabiliteit (het is een reden waarom we zoveel hexagonale vormen in de natuur zien, inclusief honingraten en insectenoog), beweert de USC-moleculair bioloog John Towers dat instabiliteit in biologische componenten zoals eiwitten en genen daadwerkelijk nuttig kan zijn voor cellen. De studie werd vorige week gepubliceerd in het tijdschrift Frontiers in Aging.
“Zelfs de eenvoudigste cellen bevatten proteasen en nucleasen en degradere en vervangen regelmatig hun eiwitten en RNA’s, wat aangeeft dat SAI essentieel is voor het leven,” zei Towers in een persbericht. “Dit kan de onderhoud van zowel een normaal gen als een genmutatie in dezelfde celpopulatie bevoordelen, als het normale gen gunstig is in de ene celtoestand en de genmutatie gunstig is in de andere celtoestand.”
Deze toestanden zorgen voor een grotere genetische diversiteit, wat op zijn beurt organismen beter aanpasbaar maakt. Veel celcomponenten geven ook de voorkeur aan een korte levensduur, aangezien dit eigenlijk helpt om de gezondheid van de cel te bevorderen. Dit geeft aan dat SAI in deze componenten een noodzakelijke biologische functie is.
Er zijn echter ook veel nadelen aan instabiliteit. Dit energiekosterige proces van mutatie-instabiliteit kan schadelijke cellen introduceren die bijdragen aan veroudering, terwijl het ook andere soorten schade en disfunctie kan induceren.
“Veroudering is moeilijk te definiëren, maar de meeste definities omvatten een verhoogde kans op overlijden met de leeftijd en een afgenomen reproductieve fitheid met de leeftijd,” staat in het artikel. “SAI kan een kost met zich meebrengen voor de replicator in termen van energie en/of materialen, en deze kost kan worden geïnterpreteerd als bevorderlijk voor veroudering.”
Een ander bewijs ter ondersteuning van de alomtegenwoordigheid van SAI en zijn kandidatuur als een nieuwe “regel van de biologie” is dat het opduikt in andere bekende concepten, waaronder chaostheorie en ideeën van “celulaire bewustzijn.” Hierdoor — evenals de verbinding met fundamentele biologische processen zoals veroudering — kan het begrijpen van de innerlijke werking van SAI biologen helpen om cellulaire levensvormen op een geheel nieuwe manier te verkennen.
