Έλληνας καθηγητής ανακαλύπτει τον «αλγόριθμο του σε3»

Η φύση παίζει μέσω του σeξ με τα γονίδια, όπως ένας επενδυτής παίζει μέσω του Χρηματιστηρίου με τις μετοχές. Μάλιστα, οι δύο παίκτες ακολουθούν την ίδια πετυχημένη στρατηγική: να ποντάρουν σε όσο γίνεται περισσότερα γονίδια ή μετοχές. Και όλο αυτό το παιχνίδι τελικά μπορεί να περιγραφεί με έναν αλγόριθμο, χάρη σε ένα διάσημο Έλληνα επιστήμονα της διασποράς.

Ο καθηγητής στο Τμήμα Επιστήμης των Υπολογιστών του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια Berkeley, Χρίστος Παπαδημητρίου, μεταξύ άλλων γνωστός από τη συνεργασία του με τον Απόστολο Δοξιάδη για τη δημιουργία του διεθνούς μπεστ σέλερ μυθιστορήματος-κόμικ «Logicomix», αυτήν τη φορά δημιούργησε μαζί με συναδέλφους του στις ΗΠΑ έναν αλγόριθμο, ο οποίος εξηγεί το σeξ από εξελικτική άποψη, με βάση τα παιχνίδια που παίζουν τα γονίδια.

Οι ειδικοί στους υπολογιστές και στην Εξελικτική Βιολογία που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό της Εθνικής Ακαδημίας επιστημών (PNAS) των ΗΠΑ συνεργάστηκαν για να ρίξουν περισσότερο φως στα μυστήρια που περιβάλλουν ακόμη το σeξ, 155 χρόνια μετά τη δημοσίευση από τον Κάρολο Δαρβίνο του βιβλίου-ορόσημου «Καταγωγή των Ειδών». Ο νέος αλγόριθμος επιχειρεί να φωτίσει με ποιον τρόπο το σeξ επιτρέπει στα γονίδια να ανασυνδυαστούν μέσα στον νέο οργανισμό, ώστε, σε συνδυασμό με τη φυσική επιλογή στο περιβάλλον, η ζωή να δημιουργεί συνεχώς μεγαλύτερη ποικιλία.

Το ερώτημα που πάντα απασχολούσε τους βιολόγους ήταν με ποιον τρόπο η φυσική επιλογή οδηγεί σε οργανισμούς με τα επιθυμητά γενετικά χαρακτηριστικά, που αντέχουν στο πέρασμα του χρόνου. Το σeξ ανέκαθεν αποτελούσε ένα παράδοξο, επειδή επιτρέπει τον ανασυνδυασμό των γονιδίων μεταξύ των δύο γονιών, κάτι όμως που έχει δύο όψεις, μία θετική (δημιουργία «καλών γονιδίων») και μία αρνητική (δημιουργία «κακών γονιδίων»).

Μία νέα προσέγγιση εγκαινιάστηκε από τον Παπαδημητρίου, ο οποίος φέτος την άνοιξη είχε την πρωτοβουλία να οργανώσει μια διεπιστημονική συνάντηση στο Ινστιτούτο Simons για τη Θεωρία της Υπολογιστικής του Berkeley, όπου συμμετείχαν ειδικοί της θεωρίας των υπολογιστών, βιολόγοι, φυσικοί, μαθηματικοί και στατιστικολόγοι, με σκοπό να αναλύσουν την εξέλιξη και το σeξ μέσα από το φακό της υπολογιστικής και της θεωρίας των παιγνίων. Από αυτό το σεμινάριο προέκυψε και η επιστημονική δημοσίευση στο PNAS με επικεφαλής τον Έλληνα επιστήμονα.

Όπως είπε ο Παπαδημητρίου, «τα γονίδια έχουν μια προτίμηση για κατανομή 50-50% και όχι 90-10%. Αν χρησιμοποιήσουμε μια αναλογία από τα τυχερά παιγνίδια, τα γονίδια δεν θέλουν να ποντάρουν μόνο σε ένα ταμπλό, αλλά σε πολλά ταυτόχρονα. Ακόμη κι όταν υπάρχει ένα υπερβολικά πετυχημένο γενετικό χαρακτηριστικό, η εξέλιξη δεν θέλει να αφήσει να εξαφανιστούν τα γονίδια για τα άλλα χαρακτηριστικά, σε περίπτωση που θα χρειαστούν αργότερα».

Αν και κάθε τυχαίο μεμονωμένο άτομο μπορεί να είναι πετυχημένο ή όχι από γενετική άποψη, συνολικά το όλο μείγμα γονιδίων της ανθρωπότητας βελτιώνεται διαχρονικά χάρη στο σeξ. Από άποψη παιγνίων, πρόκειται για ένα «παίγνιο συντονισμού», που αποσκοπεί στο ευρύτερο κοινό καλό. «Από πλευράς παιγνίων, τα παίγνια συντονισμού είναι τα πιο βαρετά, επειδή σε αυτά δεν υπάρχει καμία σύγκρουση», ανέφερε ο Παπαδημητρίου.

Για να περιγράψουν τους κανόνες αυτού του εξελικτικού και γενετικού παιχνιδιού, που καθίσταται εφικτό χάρη στο σeξ, οι ερευνητές βρήκαν έναν ισχυρό αλγόριθμο, μία μορφή του οποίου μάλιστα έχει χρησιμοποιηθεί ήδη στα χρηματοοικονομικά ως μία μέθοδος για τη διαχείριση των μετοχικών χαρτοφυλακίων.

Η επιφυλακτική λογική της φύσης είναι τελικά ίδια με αυτή του συνετού επενδυτή: να υπάρχει πάντα μια σχετικά ισομερώς κατανεμημένη επένδυση σε πολλα γονίδια (ή μετοχές) και συνεχώς να γίνεται αναπροσαρμογή στο μερίδιο ή στη βαρύτητα κάθε γονιδίου (ή μετοχής), ανάλογα με τις αλλαγές στο φυσικό περιβάλλον (ή στις αγορές). Αν ένα γονίδιο (μετοχή) τα πάει καλά στην πορεία, τότε το ειδικό βάρος του αυξάνεται στον οργανισμό (ή στο χαρτοφυλάκιο). Αν όχι, τότε το γονίδιο βγαίνει στη σύνταξη (ή εκτός χαρτοφυλακίου).

Όπως οι ερευνητές επεσήμαναν, τέτοιες αργές και υπομονετικές αναπροσαρμογές τελικά οδηγούν σε χαρτοφυλάκια που αποδίδουν σχεδόν εξίσου καλά με όσα επενδύουν επιλεγμένα μόνο σε λίγες μετοχές. Και ποιος είναι, λοιπόν, ο ρόλος του σeξ στη φύση; «Να καταστήσει εφικτό αυτόν τον αλγόριθμο», δηλαδή του συνετού επενδυτή που ποντάρει σε μια ευρεία γκάμα γονιδίων (μετοχών), σύμφωνα με τον Παπαδημητρίου.

Όπως είπε, όπου έχει χρησιμοποιηθεί αυτός ο αλγόριθμος, «είναι εντυπωσιακά αποτελεσματικός, κάνει θαύματα. Αυτό που βλέπουμε τώρα, είναι ότι η φύση χρησιμοποιεί αυτόν τον αλγόριθμο και στην εξέλιξη. Πράγμα που βοηθά να καταλάβουμε γιατί η εξέλιξη έχει υπάρξει τόσο πετυχημένη».