ทฤษฎีและการทดลองเสนอข้อมูลเกี่ยวกับปัญหาใหญ่บางอย่างในชีววิทยา
Aneil Agrawal หุ่นที่ร่าเริงของเขานั่งสบายๆ บนม้านั่งข้างถนนที่เป็นโลหะสีดำ กำลังจ้องมองไปที่ความทรงจำกลางอากาศและพูดถึงความขยะแขยง
“ครั้งแรกที่ฉันได้สัมผัสกับแนวคิดของชีววิทยาเชิงทฤษฎีในระดับปริญญาตรี และฉันก็เกลียดมันจริงๆ” เขากล่าว “ฉันชอบวิชาชีววิทยาและชอบคณิตศาสตร์ มันเหมือนกับอาหารสองประเภทที่คุณชอบ แต่ทั้งสองอย่างรวมกันจะเป็นสิ่งที่แย่มาก”
ตั้งแต่นั้นมา เขาก็ยังคงเป็นแฟนตัวยงของอาหารทั้งสองชนิดนี้ และความไม่ชอบมาพากลของเขาในการผสมผสานอาหารเหล่านี้ได้กลายมาเป็นความกระตือรือร้นที่แข็งแกร่งพอที่จะสร้างอาชีพต่อไป Agrawal ซึ่งปัจจุบันเป็นนักพันธุศาสตร์วิวัฒนาการวัย 41 ปีที่มหาวิทยาลัยโตรอนโต ทั้งคู่สร้างคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของกระบวนการทางชีววิทยาและนำไปสู่สิ่งที่เขาอธิบายว่าเป็นการทดลองที่ “ลำบากมาก” กับแมลงวันผลไม้ แหน และสัตว์น้ำขนาดเล็กที่เรียกว่าโรติเฟอร์
นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการ Mark Kirkpatrick จาก University of Texas at Austin เปิดเผยว่า นักทดลองมักใช้ทฤษฎี “ตะลุยและทำบางสิ่ง แต่ก็ไม่ได้ดีนัก” อย่างไรก็ตาม Agrawal เป็น “หนึ่งในไม่กี่คนที่ทำทฤษฎีที่ดีและทดลองได้ดีจริงๆ”
ธีมสองอย่างที่ Agrawal ทำงาน นั่นคือวิวัฒนาการของเพศและการสะสมในช่วงเวลาของการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตราย เป็น “ปัญหาที่ลึกซึ้งและสำคัญมากในชีววิทยาวิวัฒนาการ” Kirkpatrick กล่าว Agrawal และเพื่อนร่วมงานได้จัดทำกรณีสำหรับแนวคิดครั้งเดียว: การกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายจำนวนมากสามารถเชิญการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายได้มากกว่าเดิม งานของ Agrawal ยังให้ข้อมูลที่หายากเพื่อสนับสนุนแนวคิดที่ว่าความจำเป็นในการปรับตัวให้เข้ากับสถานการณ์ใหม่ ๆ ได้สนับสนุนเรื่องเพศมากกว่าการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ เหตุใดการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจึงพบได้บ่อยกว่าในสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อน จึงเป็นปริศนาที่มีมาช้านานในวิชาชีววิทยา
ความซับซ้อนของชีวิตดึงดูด Agrawal ตั้งแต่วัยเด็ก เขาจำวันที่เล่นท่ามกลางแมลงและกบในสวนหลังบ้านในย่านชานเมืองแวนคูเวอร์ ในตอนแรก เขาจินตนาการถึงชีวิตที่โตแล้วของเขาในสนาม “อยู่ในการแสดงของ David Attenborough” เมื่อเขาโตขึ้น เขาค้นพบว่าเขาเป็นสัตว์ทดลอง: “ฉันสนใจที่จะถามคำถามที่แม่นยำยิ่งขึ้นภายใต้สถานการณ์ที่ควบคุมได้มากขึ้น”
แซลลี อ็อตโต
ซึ่งปัจจุบันดำรงตำแหน่งเป็นประธานาธิบดีที่ได้รับเลือกจาก Society for the Study of Evolution ได้พบกับ Agrawal ในปี 1990 เมื่อเขาเรียนระดับปริญญาตรีที่มหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบียในแวนคูเวอร์ เขากลับมาที่แวนคูเวอร์ในปี 2546 หลังจากได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิต เพื่อทำการทดลองและ “เพิ่มความสามารถในการทำทฤษฎี” เธอกล่าว เธอร่วมดูแลความพยายามหลังปริญญาเอกของเขา อกราวัล “เข้าใจทฤษฎีอย่างรวดเร็ว” อ็อตโตกล่าว การรู้คณิตศาสตร์จำนวนมากเพื่อเริ่มต้นมีความสำคัญน้อยกว่าการมีความเข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงสิ่งที่ต้องเรียนรู้คณิตศาสตร์ แนวคิดแรกๆ ที่เย้ายวนเกี่ยวกับวิธีการไขปริศนามักใช้ไม่ได้ผล เธอกล่าว “มีความดื้อรั้นอยู่บ้าง คุณต้องรักษามันไว้จริงๆ”
Agrawal ต้องการเวลาก่อนที่เขาจะมาถึงวิชาชีววิทยาเชิงทฤษฎี เขาพูดน่ารังเกียจเพราะเขาคาดหวังว่ามันจะนำความหลากหลายทางชีววิทยามาใช้ “เหตุผลที่คนจำนวนมาก รวมทั้งฉัน สนใจเรื่องชีววิทยาก็เพราะว่ามันไม่ใช่กล่องและสามเหลี่ยม” เขากล่าว “มันซับซ้อนและน่าสนใจ” ในตอนแรกเขาคิดว่าการสร้างแบบจำลองกระบวนการทางชีววิทยาในทางคณิตศาสตร์ “ทำให้ปราศจากเชื้อ” แต่ในที่สุดเขาก็พบว่าคำอธิบายทางคณิตศาสตร์สามารถ “ช่วยให้ความคิดของเรากระจ่างเกี่ยวกับความยุ่งเหยิงอันน่าพิศวงของความหลากหลายที่อยู่ข้างนอกนั้นได้”
สัตว์ทดลองที่ม้านั่งริมถนน Agrawal รำพึงถึงวิธีที่เขามักจะ “คิดเชิงปริมาณ” พ่อของเขามีปริญญาเอก ในสาขาวิศวกรรมศาสตร์ แต่ “เราไม่ใช่ครอบครัวที่ต้องแก้ปัญหาคณิตศาสตร์ที่โต๊ะอาหารเย็น” เขาหัวเราะ. “แม้ว่าฉันจะทำอย่างนั้นกับลูก ๆ ของฉันเอง” ความสำเร็จของเขานั้นหลากหลาย ขึ้นอยู่กับส่วนหนึ่งว่าเขาจับลูกชายสองคนอายุ 10 และ 7 ขวบอยู่ในอารมณ์ที่ใช่หรือไม่
Agrawal ยังคิดอย่างจริงจัง อาจเป็นความลับอีกประการหนึ่งสู่ความสำเร็จของเขา เขาได้รับรางวัลและรางวัลมากกว่าครึ่งโหล รวมถึงรางวัล Steacie Prize for Natural Sciences ประจำปี 2015 ม้านั่งที่เราตั้งรกรากอยู่ห่างจากศูนย์การประชุมในออสตินเพียงครึ่งช่วงตึก ที่ซึ่ง Evolution 2016 ซึ่งเป็นงานประชุมที่ใหญ่ที่สุดแห่งปีได้มาถึงวันที่สี่ของการวิ่งมาราธอนห้าวัน Agrawal ให้การพูดคุยครั้งแรกเป็นการซูมที่ราบรื่นและตรงเวลาอย่างสมบูรณ์แบบผ่านการทดลองแมลงวันล่าสุด เขาเป็นผู้เขียนร่วมในการนำเสนออีกห้างาน พร้อมกับเป็นประธานในเซสชั่นที่ดุเดือดซึ่งการพูดคุยจะถูกบีบอัดเป็นห้านาที เมื่อถึงจุดนี้ ผู้เข้าร่วม 1,800 คนหรือมากกว่านั้นแสดงอาการตึงเครียด — ใส่ป้ายชื่อผิดด้านหน้า กรนปากเปิดบนเก้าอี้ในโถงทางเดิน หรือโบกมือในการสนทนาซึ่งมีคาเฟอีนมากเกินไป อย่างไรก็ตาม Agrawal ดูผ่อนคลาย ฟังเงียบๆ เหม่อมองในความคิด พูดออกมาเงียบๆ ผู้ชายคนนี้สามารถโฟกัสได้
หนึ่งในเอกสารทฤษฎีแรก ๆ ของเขาได้ศึกษาการสะสมการกลายพันธุ์ งานก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่าจุลชีพในสภาพแวดล้อมที่ตึงเครียด เมื่อเทียบกับจุลินทรีย์ที่มีลักษณะหรูหรา มีแนวโน้มที่จะทำผิดพลาดในการคัดลอกยีนที่ส่งต่อไปยังคนรุ่นต่อไป Agrawal สงสัยว่าเซลล์ที่ถูกตรึงเครียดด้วยเหตุผลอื่น ซึ่งเป็นภาระหนักของการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายอยู่แล้ว จะมีแนวโน้มที่จะสร้างการกลายพันธุ์เพิ่มเติมเช่นเดียวกันหรือไม่ เขาเรียกสถานการณ์นี้ว่า “เกลียวแห่งหายนะ”
