La strana ragione per cui la simmetria abbonda in natura potrebbe avere a che fare con i nostri geni che cercano l’efficienza

Dall’affascinante simmetria dei semi di girasole a spirale ai lati speculari del corpo umano, i modelli dominano la natura. Appeal estetico a parte, quale vantaggio offre la ripetizione?

La domanda lascia perplessi gli esperti, ma un gruppo di scienziati ha una risposta controversa: è la domanda sbagliata. Un giovane professore dell’Università di Bergen, il dott. Iain Johnston, ne ha chiesto uno diverso: qualcosa di inerente all’evoluzione può spiegare la prevalenza della simmetria?

Secondo Johnston, la risposta sta nella probabilità. L’evoluzione favorisce codici genetici semplici rispetto a quelli complessi – un principio chiamato “bias di semplicità” tratto dall’informatica teorica – prima ancora che la selezione naturale entri in gioco. I modelli negli organismi sono solo un sintomo di quella preferenza.

“La bella simmetria che vediamo ovunque è pronta per apparire”, ha detto Johnston a Salon. “Il pregiudizio della semplicità esiste in biologia ed è favorito senza la necessità di invocare alcun meccanismo specifico”.

In altre parole, l’evidenza della spirale di Fibonacci in una conchiglia di nautilus o in una testa di broccoli romanico è un sottoprodotto della natura essendo efficiente nel suo codice genetico.

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Data la diversità degli organismi che lo fanno attraverso ogni ramo dell’albero della vita e ogni scala fino al livello molecolare, i biologi evoluzionisti hanno generalmente ipotizzato che le forme simmetriche emergano frequentemente come risultato della selezione naturale. Il dibattito di lunga data ha circondato il meccanismo preciso, ma con la consapevolezza che la vita deve preferire modelli per un certo vantaggio competitivo.

“È troppo per essere SOLO selezione naturale”, ha twittato il dott. Chico Camargo. “Questa semplicità appare nei vertebrati e negli invertebrati, nelle piante e nei batteri, nelle strutture secondarie dell’RNA e nel ciclo cellulare, sotto forma del maledetto virus COVID-19. Non c’è pressione selettiva che possa spiegare tutto questo”.

Il gruppo di ricerca ha pubblicato un documento venerdì scorso in Atti della National Academy of Sciences che potrebbe ribaltare tale ipotesi. Quello che hanno scoperto è che la presentazione dei fenotipi, dei tratti visualizzati, del codice genetico, assomigliava alla selettività di un algoritmo informatico.

“Non abbiamo bisogno di guardare un fiore e dire: ‘Questo è stato selezionato perché era simmetrico'”, ha continuato. “C’è una certa preferenza solo nel modo in cui l’evoluzione funziona come algoritmo.”

Utilizzando la modellazione computazionale, il team ha dimostrato come la loro ipotesi, basata sulla teoria dell’informazione dell’algoritmo, funziona a livello genetico.

“La natura è esponenzialmente sbilanciata verso questi semplici output, e nell’RNA lo si vede molto bene”, ha affermato l’autore corrispondente, il dott. Ard Louis. “Piuttosto che essere un pregiudizio verso la simmetria, è un pregiudizio verso questi output bassi con una bassa complessità descrittiva”.

Con una svolta al “teorema della scimmia infinita” – con abbastanza tempo, carta e inchiostro una scimmia potrebbe ipoteticamente replicare un’opera di Shakespeare – Louis ha spiegato che la genetica potrebbe essere molto più complessa e disordinata di quanto non siano. Tuttavia, le probabilità non sono probabili. Ha confrontato il maggior numero di materiali genetici trovati nel modello con i file che si potrebbero zippare su un computer.

“La simmetria emerge da ciò che è l’evoluzione – non necessariamente attraverso una specifica pressione selettiva in una data circostanza, e allo stesso tempo ha il vantaggio corollario di rendere le cose più solide in biologia”, ha concluso Johnston.

Da un punto di vista ingegneristico, la ripetizione genera stabilità. Confronta una pila di rocce impilate casualmente di varie forme e dimensioni con un edificio in pietra. Pietre congruenti e organizzate conferiscono a quest’ultima integrità strutturale. I modelli in natura possono essere simili. L’approccio adottato in questo studio non implica che la selezione naturale non abbia alcun ruolo, ma l’evoluzione non può tenerne conto.

“L’evoluzione ha letteralmente trilioni di forme tra cui scegliere, eppure le strutture biologiche spesso mostrano simmetria e semplicità”, ha scritto Camargo.

La selezione naturale è un processo non un ingegnere. Non è in grado di anticipare quali tratti potrebbero o meno essere vantaggiosi, ha aggiunto Camargo.

“Altrove, ci sono prove di questo bias di semplicità nei modelli di sviluppo dei neuroni, negli studi sulla morfologia delle piante, nelle forme dei denti e delle foglie e nella differenziazione cellulare”, ha elaborato Camargo.

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