(PhysOrg.com) - Genom att sträva efter kontroll och perfektion i allt från datorchips till kommersiella jets, forskare och ingenjörer utesluter faktiskt en grundläggande kraft som gör att naturen kan överträffa även deras bästa ansträngningar.

Även om det kan tyckas trotsa logik, ofullkomligheter och till synes slumpmässighet bland även de lågmälda bakterierna hjälper till att hålla naturen ett par steg före, enligt Oak Ridge National Laboratory's Peter Cummings och Mike Simpson, medförfattare till ett papper publicerat i ACS Nano .

"Kontrarinvesteringar är en strategi för att vinna på aktiemarknaden, "Cummings sa, "men det kan också vara ett grundläggande inslag i alla naturliga processer och rymmer nyckeln till många olika fenomen, inklusive det humana immunbristvirusets förmåga att motstå moderna läkemedel. "

I deras papper, Cummings och Simpson beskriver en teori som hävdar att i en given befolkning, en ofullkomlig minoritet - "bullret" - är till nytta för helheten. Mindre perfektion är faktiskt bra.

"Det är naturens lärdom, där en ödmjuk bakteriecell överträffar våra bästa datorchips med en faktor på 100 miljoner, och det gör detta delvis genom att vara mindre än perfekt, "Sa Simpson.

Om vi ​​tänker på ett datorchip som många på-av-omkopplare, modern teknik har blivit ganska bra på att göra switcharna perfekta. När vi slår på dem, de är på. Men livet fungerar annorlunda, eftersom det har chanselementet, där som ett mynt, resultatet kan inte förutses, bara sannolikheten - 50 procents chans för huvud - kan vara känd. Till skillnad från datorchipet, bakteriecellen har ofullkomliga slumpmässiga växlar, och genom dessa brister, bakterierna kan göra saker som datorkretsen inte kan.

"Istället för att försöka fatta perfekta beslut baserade på ofullkomlig information, cellen spelar oddsen med en viktig twist:den säkrar sina satsningar, "Simpson sa." Visst, de flesta av cellerna kommer att satsa på den troliga vinnaren, men ett fåtal kommer att sätta sina pengar på långa skott. "

Dessa få kontrainsatser kan få konsekvenser som tror att de är sällsynta. Till exempel, AIDS -viruset har en av dessa chancy switchar där de flesta av de infekterade cellerna tillverkas för att producera nytt virus som kan få dem att infektera andra celler. Men bara några av de infekterade cellerna vrider omkopplaren åt andra hållet och viruset går in i vilande tillstånd.

"Som tickande bomber, dessa vilande infektioner kan bli aktiva någon gång senare, och det är dessa motsatta händelser som är den viktigaste faktorn som förhindrar utrotning av AIDS, "Sa Simpson.

Ur virusets synvinkel, det är denna ofullkomliga omkopplare som gör att den kan hantera hotet från terapi.

Cirklar tillbaka till datorchipet, Cummings noterade att de blir snabbare och mer kraftfulla mestadels genom att bli mindre. De har blivit så små nu att de går in i nanoteknologins värld, där saker blir mindre perfekta och mer påverkade av slumpen.

"Men vår teknik har kämpat mot denna chans med ett brute force -tillvägagångssätt som förbrukar mycket kraft, "Sa Cummings.

Faktiskt, en av de faktorer som begränsar byggandet av mer kraftfulla datorer är den nätbaserade mängden energi de behöver. Ändå bosatt ovanpå skåpen till dessa superdatorer, njuter av värmen som genereras i kampen för att besegra slumpens element, de ringa bakterierna visar oss ett annat sätt.