Mutações genéticas podem ser previstas antes de ocorrerem usando uma nova lei da física, de acordo com um estudo da Universidade de Portsmouth.
O artigo descobre que a segunda lei da dinâmica da informação, ou "infodinâmica", se comporta de maneira diferente da segunda lei da termodinâmica - uma descoberta que pode ter implicações massivas para desenvolvimentos futuros em pesquisa de genoma, biologia evolutiva, computação, big data, física e cosmologia .

O autor principal Dr. Melvin Vopson é da Escola de Matemática e Física da Universidade. Ele diz que "na física, existem leis que governam tudo o que acontece no universo, por exemplo, como os objetos se movem, como a energia flui e assim por diante. Tudo é baseado nas leis da física".

"Uma das leis mais poderosas é a segunda lei da termodinâmica, que estabelece que a entropia - uma medida de desordem em um sistema isolado - só pode aumentar ou permanecer a mesma, mas nunca diminuirá."

Esta é uma lei indiscutível ligada à flecha do tempo, que mostra que o tempo só vai em um sentido. Ele flui em uma única direção e não pode retroceder.

Ele diz "imagine duas caixas de vidro transparentes. No lado esquerdo você tem moléculas de gás vermelho, que você pode ver, como fumaça vermelha. No lado direito, você tem fumaça azul, e entre elas há uma barreira. Se você remover o barreira, os dois gases começarão a se misturar e a cor mudará. Não há processo que esse sistema possa sofrer para separar por si só o azul e o vermelho novamente."

"Em outras palavras, você não pode diminuir a entropia ou organizar o sistema como era antes sem gasto de energia, porque a entropia só permanece constante ou aumenta com o tempo."

Dr. Vopson é um físico da informação. Seu trabalho explora sistemas de informação, que podem ser qualquer coisa, desde o disco em um laptop até o DNA e o RNA em organismos vivos. Este artigo foi escrito em colaboração com o Dr. Serban Lepadatu da University of Central Lancashire.

Dr. Vopson acrescentou que "se a segunda lei da termodinâmica afirma que a entropia precisa permanecer constante ou aumentar ao longo do tempo, pensei que talvez a entropia da informação fosse a mesma".

"Mas o que o Dr. Lepadatu e eu descobrimos foi exatamente o oposto - diminui com o tempo. A segunda lei da dinâmica da informação funciona exatamente em oposição à segunda lei da termodinâmica."

Dr. Vopson afirma que isso pode ser o que impulsiona as mutações genéticas em organismos biológicos.

"O consenso mundial é que as mutações ocorrem aleatoriamente e então a seleção natural dita se a mutação é boa ou ruim para um organismo", explicou. Se a mutação for benéfica para um organismo, ela será mantida.

"Mas e se houver um processo oculto que impulsiona essas mutações? Toda vez que vemos algo que não entendemos, descrevemos como 'aleatório' ou 'caótico' ou 'paranormal', mas é apenas nossa incapacidade de explicá-lo. "

"Se pudermos começar a olhar para as mutações genéticas de um ponto de vista determinista, podemos explorar essa nova lei da física para prever mutações - ou a probabilidade de mutações - antes que elas ocorram."

Dr. Vopson e colegas analisaram genomas reais do COVID-19 (SARS-CoV-2) e descobriram que sua entropia de informação diminuiu ao longo do tempo:"O melhor exemplo de algo que sofre várias mutações em um curto espaço de tempo é um vírus. A pandemia nos deu a amostra de teste ideal, pois o SARS-CoV-2 se transformou em tantas variantes e os dados disponíveis são inacreditáveis".

"Os dados do COVID confirmam a segunda lei da infodinâmica e a pesquisa abre possibilidades ilimitadas. Imagine olhar para um genoma específico e julgar se uma mutação é benéfica antes que ela aconteça. Essa pode ser uma tecnologia revolucionária que pode ser usada em terapias genéticas, a indústria farmacêutica, biologia evolutiva e pesquisa pandêmica".

O artigo é publicado em AIP Advances . + Explorar mais

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