Wetenschappers van de Universiteit van Bristol (VK) hebben met behulp van een wiskundig model bewezen dat er vóór het verschijnen van leven concurrentie was tussen eenvoudige chemische reacties. Dit bevorderde een analoog van natuurlijke selectie, wat het mogelijk maakte om succesvolle veranderingen in macromoleculen te consolideren en schadelijke te verwijderen. Een artikel van wetenschappers is gepubliceerd in de Journal of The Royal Society Interface.
Volgens de theorie van de Duitse fysicochemicus Manfred Eigen bestonden er vóór het verschijnen van leven op aarde de zogenaamde hypercycli - stabiele chemische cycli die bestaan uit verschillende groepen van zichzelf reproducerende macromoleculen die tekenen van leven hebben.
Dit droeg volgens de wetenschapper bij aan het ontstaan van grote organische verbindingen, die anders kwetsbaar zouden zijn voor schadelijke mutaties en zouden verdwijnen. In de hypercyclus worden de defecte mutanten geëlimineerd. Het is echter onduidelijk hoe in hypercycli, waar geen DNA of RNA aanwezig was, evolutie zou kunnen plaatsvinden, wat zou leiden tot het ontstaan van echte organismen.
Het model dat de "eindige processoep" wordt genoemd, gaat uit van het bestaan van zichzelf onderhoudende chemische processen die ɛ-machines (automaten) worden genoemd. De automaat kan worden weergegeven als een input-output-kanaal: aan de ingang kan de ɛ-machine de ene toestand bevatten en aan de uitgang een andere. In totaal bestudeerde de studie het gedrag van 15 soorten automaten, waarvan de interactie kan leiden tot een nieuwe ɛ-machine.
Wetenschappers voerden computersimulaties uit van onstabiele omstandigheden waarin sommige automaten vaker voorkwamen dan andere. Elke dergelijke omgeving, een informatieniche genaamd, bevatte 90.000 ɛ-machines. In de loop van de tijd veranderde de niche: sommige automaten verdwenen en werden vervangen door andere, waardoor een soort natuurlijke selectie ontstond. Sommige soorten ɛ-machines stierven volledig uit, maar uiteindelijk werd de niche stabiel, wat een vreedzaam samenleven tussen de machines inhield.
Zoals de onderzoekers geloven, vonden primitieve chemische processen plaats in waterlichamen die als ɛ-machines functioneerden voordat het leven op aarde verscheen. De resultaten van de studie toonden aan dat evolutionaire processen die nodig zijn voor de opkomst van complexe objecten zoals cellen al in hun "populatie" kunnen plaatsvinden.
