პორტსმუთის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა, ბრიტანეთში, აღმოაჩინეს ფიზიკის ახალი კანონი, რომელიც გენეტიკური მუტაციების პროგნოზირებაში შეიძლება დაგვეხმაროს. კვლევამ აჩვენა, რომ ინფორმაციის დინამიკის მეორე კანონი, იგივე "ინფოდინამიკა" განსხვავებულად იქცევა თერმოდინამიკის მეორე კანონისგან.

"თუ ჩვენ გენეტიკურ მუტაციებს დეტერმინისტულად შევხედავთ, მაშინ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ეს ახალი ფიზიკის კანონი მუტაციების პროგნოზირებისთვის, სანამ ისინი მოხდება", — თქვა ექიმმა მელვინ ვოპსონმა, კვლევის წამყვანმა ავტორმა.

უნივერსიტეტის მიერ გამოქვეყნებულ პრესრელიზში ნათქვამია, რომ აღმოჩენას შეიძლება ჰქონდეს დიდი გავლენა გენომის კვლევის, ევოლუციური ბიოლოგიის, გამოთვლების, დიდი მონაცემების, ფიზიკისა და კოსმოლოგიის მომავალ განვითარებაზე.

ცოცხალი არსებების, მათ შორის ვირუსების, დნმ-ის გენური თანმიმდევრობის ცვლილებები იწვევს გენეტიკურ მუტაციებს. ეს მუტაციები იწვევს დნმ-ის თანმიმდევრობის მოდიფიკაციას, რაც გადამწყვეტი იყო დროთა განმავლობაში ადამიანების ევოლუციისთვის.

თუმცა, სპონტანური გენეტიკური დარღვევები, რომლებიც არ არის მემკვიდრეობითი, ზოგჯერ შეიძლება განვითარდეს მუტაციების გამო და გადაეცეს ინდივიდის შთამომავლებს. ამ მუტაციების ადრეული პროგნოზირება შეიძლება რთული იყოს. მიუხედავად ამისა, ბოლო წლების განმავლობაში, მკვლევრებმა დაიწყეს მანქანური სწავლების გამოყენება, რათა გააუმჯობესონ შესაძლებლობები, წინასწარ განსაზღვრონ ასეთი გენეტიკური ცვლილებების შესაძლებლობა.

"თუ თერმოდინამიკის მეორე კანონი ამბობს, რომ ენტროპია რჩება მუდმივი ან იზრდება დროთა განმავლობაში, ვფიქრობდი, რომ შესაძლოა ინფორმაციის ენტროპია იგივე ყოფილიყო. მაგრამ ის, რაც მე და დოქტორმა ლეპადატუმ აღმოვაჩინეთ, ზუსტად საპირისპირო აღმოჩნდა — დროთა განმავლობაში ის მცირდება. ინფორმაციის დინამიკის მეორე კანონი მუშაობს ზუსტად თერმოდინამიკის მეორე კანონის საწინააღმდეგოდ", — თქვა დოქტორმა ვოფსონმა.

დოქტორ ვოპსონის თქმით, ამან შეიძლება გამოიწვიოს გენეტიკური მუტაციები ბიოლოგიურ ორგანიზმებში. დოქტორი ვოპსონი, რომელიც ამ კვლევის თანაავტორი იყო ცენტრალური ლანკაშირის უნივერსიტეტის დოქტორ სერბან ლეპადატუსთან ერთად, იკვლევს საინფორმაციო სისტემებს, დაწყებული ლეპტოპის დისკიდან, გაგრძელებული ცოცხალ ორგანიზმებში დნმ-იდან რნმ-მდე.

Covid-19-ის გამოკვლევა

ვოპსონმა და მისმა გუნდმა ასევე გამოიკვლიეს COVID-19-ის გენომი, როგორც მათი კვლევის ნაწილი. რეალური ვირუსის გენომის შესწავლისას, გუნდმა აღმოაჩინა, რომ მათი ინფორმაციის ენტროპია დროთა განმავლობაში მცირდებოდა, ნაცვლად იმისა, რომ გაზრდილიყო.

"საუკეთესო მაგალითი იმისა, რაც უამრავ მუტაციას განიცდის და ეს ძალიან მოკლე დროში, არის ვირუსი. პანდემიამ მოგვცა ტესტირების იდეალური ნიმუში, რადგან Sars-CoV-2 მუტაცია იყო ბევრ ვარიანტად, ხოლო მონაცემები ხელმისაწვდომი გახლდათ. Covid-ის მონაცემები ადასტურებს ინფოდინამიკის მეორე კანონს და ეს კვლევა ხსნის შეუზღუდავ შესაძლებლობებს. წარმოიდგინეთ, უყურებთ კონკრეტულ გენომს და განსჯით რამდენად სავარაუდოა მუტაცია, სანამ ის მოხდება. ეს შეიძლება იყოს ყველაფრის შემცვლელი ტექნოლოგია, რომელიც გამოიყენება გენეტიკურ თერაპიაში, ფარმაცევტულ ინდუსტრიაში, ევოლუციურ ბიოლოგიაში და პანდემიის კვლევაში", — ამბობენ მკვლევრები.

ვოპსონისა და ლეპადატუს კვლევა გვეუბნება, რომ დაკვირვებები პირდაპირ ეწინააღმდეგება ფიზიკური ენტროპიის ევოლუციის თერმოდინამიკის მეორე წესს. ამ დასკვნას აქვს შორსმიმავალი შედეგები მეცნიერების მრავალი სხვა დარგისთვის.

"ფიზიკაში არსებობს კანონები, რომლებიც მართავენ ყველაფერს, რაც ხდება სამყაროში, მაგალითად, როგორ მოძრაობენ ობიექტები, როგორ მიედინება ენერგია და ა.შ. ყველაფერი ეფუძნება ფიზიკის კანონებს. ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი კანონია თერმოდინამიკის მეორე კანონი, რომელიც ადგენს, რომ ენტროპია — ქაოსის საზომი იზოლირებულ სისტემაში — შეიძლება მხოლოდ გაიზარდოს ან დარჩეს იგივე, მაგრამ ის არასოდეს შემცირდება", — თქვა დოქტორმა ვოპსონმა.

ეს არის კანონი, რომელიც დაკავშირებულია დროის ისართან და აჩვენებს, რომ დრო მხოლოდ ერთი მიმართულებით მოძრაობს.

კვლევა პირველად გამოქვეყნდა AIP Advances-ში.