Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
"Araştırmacılar, matematik ve genetikteki sayı teorisi arasında beklenmedik bir bağlantı keşfederek nötr mutasyonların doğası ve organizmaların evrimi hakkında kritik bilgiler sağladı. Ekip, mutasyonların (bir organizmanın özelliklerini değiştirmeden meydana gelebilen mutasyonlar) maksimum sağlamlığının, sayı teorisinden basamakların toplamı fonksiyonu tarafından sağlanan bir düzeltme ile bir fenotipe eşlenen tüm olası dizilerin logaritması ile orantılı olduğunu buldu."
Scientists Uncover a Surprising Link Between Pure Mathematics and Genetics
Matematikçiler, mühendisler, fizikçiler ve tıp bilimcilerinden oluşan disiplinler arası bir ekip, saf matematik ve genetik arasında şaşırtıcı bir bağlantı keşfetti. Bu bağlantı nötr mutasyonların yapısına ve organizmaların evrimine ışık tutuyor.
Pozitif tam sayıların özelliklerini inceleyen sayı teorisi, belki de matematiğin en saf halidir. İlk bakışta, doğal dünyaya uygulanamayacak kadar soyut görünebilir. Aslında, etkili Amerikalı sayı teorisyeni Leonard Dickson "Tanrı'ya şükürler olsun ki sayı teorisi herhangi bir uygulama tarafından kirletilmemiştir" diye yazmıştır.
Yine de sayı teorisi, (neredeyse) evrensel olarak Fibonacci dizisini takip eden yaprak açılarından, asal sayıların çarpanlarına ayrılmasına dayanan modern şifreleme tekniklerine kadar bilim ve mühendislikte beklenmedik uygulamalar bulmaktadır. Şimdi ise araştırmacılar sayı teorisi ile evrimsel genetik arasında beklenmedik bir bağlantı olduğunu gösterdiler.
Oxford, Harvard, Cambridge, GUST, MIT, Imperial ve Alan Turing Enstitüsü'nden araştırmacılardan oluşan ekip, sayı teorisindeki basamak toplamı fonksiyonu ile genetikteki önemli bir nicelik olan fenotip mutasyon sağlamlığı arasında derin bir bağlantı keşfetti. Bu nitelik, bir nokta mutasyonunun bir fenotipi (bir organizmanın bir özelliği) değiştirmemesinin ortalama olasılığı olarak tanımlanır.
Bu keşif evrimsel genetik için önemli sonuçlar doğurabilir. Birçok genetik mutasyon nötrdür, yani fenotipin yaşayabilirliğini etkilemeden zaman içinde yavaşça birikebilirler. Bu nötr mutasyonlar, genom dizilerinin zaman içinde sabit bir oranda değişmesine neden olur. Bu oran bilindiğinden, bilim insanları iki organizma arasındaki dizilim yüzdesi farkını karşılaştırabilir ve en son ortak atalarının ne zaman yaşadığını çıkarabilirler.
Ancak bu nötr mutasyonların varlığı önemli bir soru ortaya çıkarmıştır: bir dizideki mutasyonların ne kadarı nötrdür? Fenotip mutasyonel sağlamlığı olarak adlandırılan bu özellik, fenotipi etkilemeden tüm dizilerde meydana gelebilecek ortalama mutasyon miktarını tanımlar.
Araştırmayı yöneten Oxford Üniversitesi'nden Profesör Ard Louis şunları söyleüyor: "Bir süredir birçok biyolojik sistemin oldukça yüksek fenotip sağlamlığı sergilediğini ve bu olmadan evrimin mümkün olamayacağını biliyorduk. Ancak mümkün olan mutlak maksimum sağlamlığın ne olduğunu ya da bir maksimum olup olmadığını bilmiyorduk."
Ekibin cevapladığı soru tam da bu. Maksimum sağlamlığın, bir fenotiple eşleşen tüm olası dizilerin fraksiyonunun logaritmasıyla orantılı olduğunu ve k tabanında bir n doğal sayısının rakamlarının toplamı olarak tanımlanan sk(n) basamak toplamı fonksiyonu tarafından verilen bir düzeltme olduğunu kanıtladılar. Örneğin, 10 tabanında n = 123 için, basamak toplamı s10(123) = 1 + 2 + 3 = 6 olacaktır.
Bir başka sürpriz de maksimum sağlamlığın, her yerde sürekli olan ancak hiçbir yerde türevlenemeyen tuhaf bir fonksiyon olan ünlü Tagaki fonksiyonu ile ilişkili olduğunun ortaya çıkmasıydı. Bu fraktal fonksiyon, Fransız tatlısına benzediği için blancmange eğrisi olarak da adlandırılır.
İlk yazar Dr. Vaibhav Mohanty (Harvard Tıp Fakültesi) şunları ekliyor: "En şaşırtıcı olan şey, dizilerden RNA ikincil yapılarına eşlemede doğanın bazı durumlarda tam maksimum sağlamlık sınırına ulaştığına dair açık kanıtlar bulmamızdır. Sanki biyoloji fraktal basamak toplamı fonksiyonunu biliyor gibi."
Profesör Ard Louis, "Sayı teorisinin güzelliği sadece tam sayılar arasında ortaya çıkardığı soyut ilişkilerde değil, aynı zamanda doğal dünyamızda aydınlattığı derin matematiksel yapılarda da yatmaktadır. Gelecekte sayı teorisi ve genetik arasında pek çok ilgi çekici yeni bağlantı bulunacağına inanıyoruz." diyor.
OXFORD ÜNİVERSİTESİ, 4 AĞUSTOS 2023, SciTechDaily
Mustafa Tamer, 08.11.2023, Sonsuz Ark, Çeviri, Bilim ve Teknoloji, Aklın Merdivenleri
Referans: "Maximum mutational robustness in genotype-phenotype maps follows a self-similar blancmange-like curve", Vaibhav Mohanty, Sam F. Greenbury, Tasmin Sarkany, Shyam Narayanan, Kamaludin Dingle, Sebastian E. Ahnert ve Ard A. Louis, 26 Temmuz 2023, Journal of The Royal Society Interface. DOI: 10.1098/rsif.2023.0169
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız.