العصور الحديثة

وتبين أنه ينبغي لنا أن نتعلم شيئا من حيث الكفاءة الاقتصادية من بكتيريا الإشريكية القولونية

في كليات إدارة الأعمال، يتم تعليم الطلاب كيفية تحقيق أرباح أعلى: تقليل التكاليف، وزيادة الإيرادات، وتحسين عمليات العمل في المصنع قدر الإمكان. قد يبدو الأمر بسيطًا للوهلة الأولى، لكن الكفاءة لها وجوه عديدة، والطريق إليها متعرج وزلق. على سبيل المثال، تعد مكافآت الموظفين من النفقات التي يمكن تجنبها بسهولة، ولكنها تحفز الموظفين وبالتالي تعمل على تحسين إجراءات العمل. وهل الدخل الإضافي الذي سيتحقق نتيجة لهذه الحوافز أكبر من تكلفة المكافآت؟ الجواب على هذا السؤال ليس بهذه البساطة. هناك بالفعل مئات النماذج
يحاول علماء الرياضيات التعامل معها، ويقدمون صيغة مناسبة للتنبؤ بالنتيجة وفقًا لمواقف البداية المختلفة، وطبيعة المنظمة، والسياق الاجتماعي والاقتصادي، والمزيد. وهذا مجرد واحد من مئات الأسئلة التي يطرحها مدير الأعمال المالية على نفسه كل يوم. باختصار، ليس هناك ما يمكن الحديث عنه، وإدارة الأعمال ليست نزهة.
الشخص الذي يمكنه تقديم رؤى مثيرة للاهتمام في مجال الكفاءة الاقتصادية ليس سوى بكتيريا الإشريكية القولونية، وهي واحدة من أكثر الكائنات وحيدة الخلية التي تمت دراستها. وبطريقة ما، يمكن اعتبار هذه البكتيريا بمثابة نوع من النباتات الصناعية. يستهدف نظام إنتاج هذه البكتيريا منتجًا واحدًا فقط: فهو يسعى إلى إعادة إنتاج نفسه، أي إنتاج نبات آخر. ومثل أي مدير أعمال جيد، فهو يريد الحصول على أقصى قدر من الإنتاج بأقل تكلفة. وتقاس التكلفة في هذه الحالة بمقدار الطاقة والموارد الأخرى التي تحتاج البكتيريا إلى إنفاقها لإنتاج مختلف مكونات جسمها، والطاقة اللازمة لتجميعها وإنشاء بكتيريا جديدة مستقلة. يتم قياس العائد خلال الوقت اللازم لإنتاج بكتيريا جديدة. والجمع بين هذين العاملين (الوقت والموارد) هو معدل كفاءة "المصنع".

قام الدكتور تسفي تلوستي وطالب البحث أربيل تدمر، من قسم فيزياء الأنظمة المعقدة في معهد وايزمان للعلوم، بتطوير نموذج رياضي يصف نظام إنتاج البكتيريا ويفحص فعاليته. النموذج الموصوف
مؤخرًا، في مقال نشره العلماء في مجلة PloS Computational Biology الإلكترونية، تمكنوا من وصف هذا النبات الصغير المعقد باستخدام خمس معادلات رياضية بسيطة بشكل لا يصدق. يدرس الأول العملية التي تنتج فيها البكتيريا الريبوسومات، وهي العضيات داخل الخلايا التي تنتج الخلية من خلالها البروتينات (على عكس معظم المصانع البشرية، ينتج مصنع البكتيريا آلاته وأجهزته الخاصة). وبطبيعة الحال، تصف المعادلة الثانية كيف تقوم هذه الريبوسومات بإنتاج البروتينات الأخرى التي تشكل الخلية. وتركز المعادلة الثالثة على عملية إنتاج الإنزيم الذي تقوم الخلية من خلاله بترجمة المعلومات الوراثية الموجودة في الحمض النووي، وبالتالي إنتاج جزيئات الحمض النووي الريبي المرسال أحادية الجديلة، والتي تحمل المعلومات الوراثية من نواة الخلية إلى الريبوسوم. بمعنى ما، يمكن النظر إلى هذا الإنزيم (المسمى RNA بوليميراز) كنوع من "مدير الإنتاج" الذي يستخدم خطة الإنتاج المخزنة في الحمض النووي لإدارة إنتاج البروتينات بالكميات اللازمة وبالمعدل المطلوب. يتم استخدام بعض الحمض النووي الريبوزي (RNA) الذي ينتجه البوليميراز لبناء الريبوسومات، وبالتالي فإن مدير الإنتاج هو نفسه، في الواقع، نوع من الآلة. تصف المعادلتان الرابعة والخامسة كيف تقوم البكتيريا بتقسيم الريبوسومات ("الآلات") والبوليمرات ("مديري الإنتاج") بحكمة بين المهام المختلفة لإنتاج البروتين، وإنتاج الريبوسوم، وإنتاج البوليميراز. هذه المعادلات الخمس البسيطة تجعل من الممكن حساب معدل تكاثر البكتيريا والتنبؤ به - "النتيجة النهائية" التي يتم من خلالها قياس فعاليتها.
تم اختبار النموذج مقابل تجارب تم فيها قياس معدل تكاثر بكتيريا الإشريكية القولونية، ومن ثم تمت ملاحظة التغيرات التي حدثت في معدل التكاثر نتيجة لسلسلة من التغيرات الجينية التي حدثت في هذه البكتيريا (تجلى التغيير في إضافة أو حذف جينات مختلفة مسؤولة عن إنتاج بعض المكونات المركزية في الخلية البكتيرية، أو تلعب دورا مركزيا فيها. على سبيل المثال، الجين المسؤول عن الجزء الرئيسي من بنية الريبوسوم). ونتيجة للتغيرات الجينية، غيرت البكتيريا "استراتيجية الإنتاج" الخاصة بها، وذلك بهدف تحقيق أفضل أداء إنتاجي ممكن في الوضع المحدد المفروض عليها. كان النموذج قادرًا على التنبؤ بدقة بتفاعلات البكتيريا. على سبيل المثال، يمكن للبكتيريا أن "تقرر" عدد الريبوسومات التي يجب إنتاجها. على ما يبدو، ينبغي للمرء أن يهدف إلى أكبر عدد ممكن من الريبوسومات، لأنه كلما زاد عدد الريبوسومات، زاد عدد البروتينات التي يمكنه إنتاجها في وقت أقل. لكن إنتاج الريبوسوم وصيانته يكلف الكثير من حيث الطاقة. ووجد النموذج أن العدد الأمثل للجينات التي تشفر إنتاج الريبوسوم هو سبعة، كما هو موجود بالفعل في الطبيعة. علاوة على ذلك، في تلك التي تحتوي على تسع نسخ من جين الريبوسوم، أو على سبيل المثال خمس نسخ فقط، تم قياس كفاءة الاستنبات لتكون أقل مقارنة بالبكتيريا التي تحتوي على سبع نسخ. بمعنى آخر، "يخطط" التطور للنبات ليكون الأكثر كفاءة في ظل الظروف المحددة.

درجة الكفاءة

قال هنري فورد ذات مرة إن عملية إنتاج السيارة الواحدة من طراز "T" تتضمن ما لا يقل عن 7,882 عملية مختلفة. في سيرته الذاتية، يقسم هذه الإجراءات إلى مجموعات: 949 إجراءً لا يمكن القيام بها إلا من قبل رجال أقوياء للغاية وأصحاء، و3,338 إجراءً يمكن أن يؤديها رجال "عاديون"، والباقي، الحرف الخفيفة، يمكن أيضًا أن يؤديها النساء والأطفال. .
ولم يكتف فورد بهذا التقسيم الذي يشكل أساس مفهوم "الحالة الطبيعية" الذي ميز المنظمات الصناعية في منتصف القرن العشرين (والذي ألهمه أيضا فيلم "الأزمنة الحديثة" لتشارلي شابلن). كما قام بتفتيش وتصنيف وتوزيع المركبات الخفيفة. وبهذه الطريقة تمكن من مطابقة العامل الأرخص والأكثر كفاءة لكل منصب في مصانعه. ووجد، على سبيل المثال، أن مبتوري الأطراف يمكنهم إجراء 670 عملية على خط إنتاج الطراز T، ويمكن لمبتوري الأطراف إجراء 2,637 عملية، ويمكن لمبتوري الأطراف إجراء عمليتين، ويمكن لمبتوري الأطراف إجراء 715 عملية، ويمكن للمكفوفين إجراء عشر عمليات.