Toda la vida en la tierra realiza cálculos, y todos los cálculos requieren energía. Desde amebas unicelulares hasta organismos multicelulares como los humanos, Uno de los cálculos biológicos más básicos comunes en la vida es la traducción:procesar información de un genoma y escribirla en proteínas.

Traducción, resulta, es muy eficiente.

En un nuevo artículo publicado en la revista Transacciones filosóficas de la Royal Society A , Los investigadores de SFI exploran la eficiencia termodinámica de la traducción. La obra forma parte de un número temático titulado "Re-conceptualizando los orígenes de la vida".

Para comprender cómo evolucionó la vida en la tierra, primero debemos comprender las limitaciones que los sistemas biológicos han enfrentado a lo largo del tiempo. Una restricción que no se ha explorado ampliamente es cómo las leyes de la termodinámica restringen la función biológica, y si la selección natural favorece a los organismos con mayor eficiencia computacional.

Para descubrir la eficacia de la traducción, los investigadores comenzaron con Landauer's Bound. Este es un principio de termodinámica que establece la cantidad mínima de energía que cualquier proceso físico necesita para realizar un cálculo.

"Lo que encontramos es que la traducción biológica es aproximadamente 20 veces menos eficiente que el límite físico inferior absoluto, "dice el autor principal Christopher Kempes, un miembro de SFI Omidyar. "Y eso es alrededor de 100, 000 veces más eficiente que una computadora ". Replicación del ADN, otro cálculo básico común a lo largo de la vida, es aproximadamente 165 veces peor que Landauer's Bound. "Eso no es tan eficiente como la traducción biológica, pero sigue siendo increíblemente bueno en comparación con las computadoras ".

Ampliación para calcular la eficiencia termodinámica de cálculos biológicos de nivel superior como el pensamiento, y comprender cuán importante es la eficiencia para la selección natural, ofrecer preguntas desafiantes para futuras investigaciones.

"Por último, queremos unir todo esto con la teoría de la informática, "dice el profesor David Wolpert, un coautor, "no solo para explotar este tipo de cosas para la informática, sino también para ver si la teoría de las ciencias de la computación tiene algo que decirnos sobre las células ".