Der energetische Preis des Lernens: Zellen zahlen für ihre Berechnungen

The Energetic Costs of Cellular Computation (2012)

Zellen führen Berechnungen durch, um auf ihre Umgebung zu reagieren – etwa um die Konzentration eines chemischen Liganden zu bestimmen. Pankaj Mehta und David J. Schwab zeigen anhand eines einfachen Zwei-Komponenten-Netzwerks, das eine verrauschte Version der Berg-Purcell-Strategie umsetzt, dass solches Lernen das Brechen des detaillierten Gleichgewichts und damit Energieverbrauch erfordert. Je mehr die Zelle lernt, desto mehr Energie muss sie aufwenden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die energetischen Kosten zellulärer Berechnungen eine wichtige Einschränkung für Netzwerke darstellen, die in ressourcenarmen Umgebungen funktionieren müssen, wie etwa die Sporenkeimungsnetzwerke von Bakterien.