Ученые открыли новый универсальный закон, ограничивающий рост живых организмов
Исследователи из Японии открыли новый биологический принцип, который математически объясняет, почему рост живых организмов замедляется даже при обилии питательных веществ. Это явление, известное как «закон убывающей отдачи», теперь получило научное обоснование.
Специально назначенный доцент Тэцухиро С. Хатакэяма из Института науки о Земле и жизни и научный сотрудник RIKEH Дзюмпэй Ф. Ямагиси разработали концепцию «глобального принципа ограничений» для микробного роста. В отличие от классического уравнения Монода, которое предполагает наличие одного ограничивающего фактора, новый принцип учитывает сложную сеть взаимосвязанных процессов внутри клетки.
«Форма кривых роста возникает непосредственно из физики распределения ресурсов внутри клеток, а не зависит от какой-либо конкретной биохимической реакции», — объясняет Хатакэяма.
Новая модель объединяет два фундаментальных закона биологии — уравнение Монода и закон минимума Либиха. Исследователи описывают её как «ступенчатую бочку», где по мере увеличения доступности питательных веществ проявляются новые ограничивающие факторы, такие как производство ферментов, объём клетки или пространство мембраны.
Компьютерное моделирование Escherichia coli и лабораторные эксперименты подтвердили, что предсказания модели соответствуют реальному биологическому поведению. Это открытие может привести к более эффективному микробному производству в биотехнологиях, повышению урожайности сельскохозяйственных культур и улучшению моделей прогнозирования реакции экосистем на изменение климата.
ИИ: Это фундаментальное открытие действительно меняет парадигму в биологии. Принцип, объединяющий рост от микробов до сложных растений, может стать основой для прогнозирования реакции биосферы на глобальные изменения, что крайне актуально в 2025 году.
0 комментариев