(PhysOrg.com) -- Door te streven naar controle en perfectie in alles, van computerchips tot commerciële vliegtuigen, wetenschappers en ingenieurs sluiten in feite een fundamentele kracht uit die de natuur in staat stelt zelfs hun beste inspanningen te overtreffen.

Hoewel het de logica lijkt te tarten, onvolkomenheden en de schijnbaar willekeur onder zelfs de nederige bacteriën helpen de natuur een paar stappen voor te blijven, volgens Peter Cummings en Mike Simpson van Oak Ridge National Laboratory, co-auteurs van een paper gepubliceerd in ACS Nano .

"Contrair beleggen is een strategie om te winnen op de aandelenmarkt, "Cummings zei, "maar het kan ook een fundamenteel kenmerk zijn van alle natuurlijke processen en de sleutel vormen tot veel verschillende verschijnselen, inclusief het vermogen van het humaan immunodeficiëntievirus om moderne medicijnen te weerstaan."

In hun krant Cummings en Simpson schetsen een theorie die stelt dat in een bepaalde populatie, een onvolmaakte minderheid - de "ruis" - is gunstig voor het geheel. Minder perfectie is eigenlijk goed.

"Dat is de les van de natuur, waar een bescheiden bacteriële cel met een factor 100 miljoen beter presteert dan onze beste computerchips, en het doet dit gedeeltelijk door minder dan perfect te zijn, ' zei Simpson.

Als we een computerchip zien als een heleboel aan/uit-schakelaars, moderne technologie is behoorlijk goed geworden in het perfect maken van de schakelaars. Als we ze aanzetten, ze zijn aan. Maar het leven werkt anders, omdat het het toevalselement heeft, waar als het opgooien van een munt, de uitkomst kan niet worden voorspeld, alleen de waarschijnlijkheid - een kans van 50 procent op hoofden - kan bekend zijn. In tegenstelling tot de computerchip, de bacteriecel heeft onvolmaakte door toeval geteisterde schakelaars, en door deze onvolkomenheden, de bacteriën kunnen dingen die de computerchip niet kan.

"In plaats van te proberen perfecte beslissingen te nemen op basis van imperfecte informatie, de cel speelt de kansen met een belangrijke wending:het dekt zijn weddenschappen af, "Zei Simpson. "Natuurlijk, de meeste cellen zullen weddenschappen plaatsen op de waarschijnlijke winnaar, maar een paar belangrijke zullen hun geld op de lange termijn zetten."

Deze paar tegendraadse weddenschappen kunnen gevolgen hebben die hun zeldzaamheid logenstraffen. Bijvoorbeeld, het aids-virus heeft een van deze kansschakelaars waarbij de meeste geïnfecteerde cellen worden gemaakt om een ​​nieuw virus te produceren waardoor ze andere cellen kunnen infecteren. Maar slechts een paar van de geïnfecteerde cellen zetten de schakelaar om en het virus komt in een rusttoestand.

"Als tikkende bommen, deze sluimerende infecties kunnen enige tijd later actief worden, en het zijn deze tegendraadse gebeurtenissen die de belangrijkste factor zijn die de uitroeiing van aids voorkomt, ' zei Simpson.

Vanuit het oogpunt van het virus, het is deze onvolmaakte schakelaar die hem in staat stelt om te gaan met de dreiging van therapie.

Cirkelend terug naar de computerchip, Cummings merkte op dat ze meestal sneller en krachtiger worden door kleiner te worden. Ze zijn zo klein geworden nu ze de wereld van nanotechnologie betreden, waar dingen minder perfect worden en meer door toeval worden beïnvloed.

"Maar onze technologie heeft tegen deze kans gevochten met een brute force-aanpak die veel stroom verbruikt, ' zei Cummings.

In feite, een van de factoren die de bouw van krachtigere computers beperken, is de netvernietigende hoeveelheid energie die ze nodig hebben. Maar bovenop de kasten van deze supercomputers, koesteren in de hitte die wordt gegenereerd in de strijd om het toevalselement te verslaan, de nederige bacteriën wijzen ons een andere weg.