Математика окружающего мира полна удивительных закономерностей. Студенты осваивают разнообразные методы для упрощения расчетов: сравнение дробей через общий знаменатель или десятичные преобразования. Однако сложность возрастает, когда речь заходит о моделировании процессов в ДНК, РНК или белковых структурах.
Калибровочные свободы: от физики к биологии
Создавая научные модели, мы опираемся на параметры, определяющие прогнозы. Но что, если разные комбинации дают одинаковый результат? Например, 2/4 и 3/6 — обе дроби равны ½. В физике это явление называют калибровочными свободами, ключевыми для понимания электромагнетизма и квантовых процессов. Теперь аналогичные принципы обнаружены в вычислительной биологии при анализе генетических мутаций.
Прорыв Лаборатории Колд-Спринг-Харбор
Команда исследователей CSHL под руководством Джастина Кинни разработала универсальную теорию, объясняющую калибровочные свободы в биологических моделях. Это открытие способно революционизировать селекцию растений, ускорить создание лекарств и многое другое. «В компьютерных моделях, анализирующих генетические данные, такие свободы встречаются повсеместно», — подчеркивает Кинни.
От сложности к простоте: новый подход
Раньше ученые использовали разрозненные методы для работы с калибровочными свободами. Новая теория предлагает единые формулы, упрощающие интерпретацию данных. «Теперь биологи смогут быстрее и увереннее анализировать результаты, — отмечает Кинни. — Мы впервые напрямую изучили эти свободы, чтобы понять их природу».
Симметрия как основа моделей
Дополнительное исследование раскрывает происхождение калибровочных свобод: они отражают симметрию реальных биологических систем. Как ни парадоксально, для простоты и точности модели должны быть сложнее. «Свобода калибровки необходима для оценки вклада конкретных генетических элементов», — объясняет соавтор работы МакКэндлиш.
Перспективы для науки и технологий
Работа команды CSHL — не просто теоретический прорыв. Она закладывает основу для инноваций в сельском хозяйстве, фармацевтике и других сферах, открывая путь к новым открытиям и технологиям будущего.
Источник: scientificrussia.ru
