14/03/2022 - 12:45
De girassóis a estrelas-do-mar, a simetria aparece em toda parte na biologia. Isso não é verdade apenas para os planos corporais – as máquinas moleculares que mantêm nossas células vivas também são surpreendentemente simétricas. Por quê? A evolução tem uma preferência embutida pela simetria?
Uma equipe internacional de pesquisadores acredita que sim e combinou ideias da biologia, ciência da computação e matemática para explicar o porquê. Como os pesquisadores relatam em artigo publicado na revista PNAS, estruturas simétricas e outras estruturas simples surgem tão comumente porque a evolução tem uma preferência esmagadora por “algoritmos” simples – isto é, conjuntos de instruções ou receitas simples para produzir uma determinada estrutura.
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“Imagine ter que dizer a um amigo como ladrilhar um piso usando o mínimo de palavras possível”, disse Iain Johnston, professor da Universidade de Bergen (Noruega) e primeiro autor do estudo. “Você não diria: coloque diamantes aqui, retângulos longos aqui, retângulos largos aqui. Você diria algo como: coloque ladrilhos quadrados em todos os lugares. E essa receita simples e fácil dá um resultado altamente simétrico.”
Descoberta de algoritmos simples
A equipe usou modelagem computacional para explorar como essa preferência ocorre na biologia. Eles mostraram que muito mais genomas possíveis descrevem algoritmos simples do que mais complexos. À medida que a evolução procura possíveis genomas, é mais provável que algoritmos simples sejam descobertos – assim como, por sua vez, as estruturas mais simétricas que eles produzem. Os cientistas então conectaram esse quadro evolucionário a um resultado profundo da disciplina teórica da teoria da informação algorítmica.
“Essas intuições podem ser formalizadas no campo da teoria algorítmica da informação, que fornece previsões quantitativas para o viés da simplicidade descritiva”, disse Ard Louis, professor da Universidade de Oxford (Reino Unido) e autor correspondente do estudo.
A principal ideia teórica do estudo pode ser ilustrada por uma reviravolta em um famoso experimento mental em biologia evolutiva, que retrata uma sala cheia de macacos tentando escrever um livro digitando aleatoriamente em um teclado. Imagine que os macacos estão tentando escrever uma receita. Cada um tem muito mais probabilidade de acertar aleatoriamente as letras necessárias para soletrar uma receita curta e simples do que uma longa e complicada. Se seguirmos as receitas que os macacos produziram – nossa metáfora para produzir estruturas biológicas a partir de informações genéticas –, produziremos resultados simples com muito mais frequência do que complicados.
Os cientistas mostram que uma ampla gama de estruturas e sistemas biológicos, de proteínas a RNA e redes de sinalização, adotam estruturas algorítmicas simples com probabilidades conforme previsto por essa teoria. No futuro, eles planejam investigar as previsões que sua teoria faz para vieses em processos de desenvolvimento em maior escala.
