Identificata la legge evolutiva mancante della natura

Astronomia

Di | Personale, Comunicazioni A&S

Darwin applicò la teoria dell’evoluzione alla vita sulla terra, ma non ad altri sistemi estremamente complessi come i pianeti, le stelle, gli atomi e i minerali. Ora, un gruppo interdisciplinare di ricercatori ha identificato un aspetto mancante di quella teoria che si applica essenzialmente a tutto.

Il loro articolo, “Sui ruoli della funzione e della selezione nei sistemi in evoluzione”, pubblicato il 16 ottobre negli Atti della National Academy of Sciences, descrive “una legge mancante della natura” che riconosce per la prima volta un’importante norma all’interno del sistema naturale. funzionamento del mondo. La nuova legge afferma che i sistemi naturali complessi si evolvono verso stati di maggiore strutturazione, diversità e complessità.

"Si è trattato di una vera collaborazione tra scienziati e filosofi per affrontare uno dei misteri più profondi del cosmo: perché i sistemi complessi, inclusa la vita, si evolvono verso maggiori informazioni funzionali nel tempo?", ha detto il coautore Jonathan Lunine, ricercatore di David C. Duncan Professore di scienze fisiche e cattedra di astronomia al College of Arts and Sciences.

Il team multidisciplinare comprendeva tre filosofi della scienza, due astrobiologi, un data scientist, un mineralogista e un fisico teorico, provenienti dalla Carnegie Institution for Science, dal California Institute of Technology e dall'Università del Colorado, oltre alla Cornell. Lo scienziato della Carnegie Michael L. Wong è il primo autore; un astrobiologo, lui e Lunine stanno lavorando alla prossima seconda edizione del libro di testo di Lunine "Astrobiologia: un approccio multidisciplinare".

Il nuovo lavoro presenta un’aggiunta moderna alle leggi “macroscopiche” della natura, che descrivono e spiegano i fenomeni sperimentati quotidianamente nel mondo naturale. Postula una “Legge dell’Informazione Funzionale Crescente”, che afferma che un sistema si evolverà “se molte diverse configurazioni del sistema subiscono la selezione per una o più funzioni”.

Questa nuova legge si applica ai sistemi formati da molti componenti diversi, come atomi, molecole o cellule, che possono essere disposti e riorganizzati ripetutamente e sono soggetti a processi naturali che causano la formazione di innumerevoli disposizioni diverse, ma in cui solo una piccola parte di queste configurazioni sopravvive in un processo chiamato “selezione per funzione”.

Indipendentemente dal fatto che il sistema sia vivente o non vivente, quando una nuova configurazione funziona bene e la funzione migliora, avviene l’evoluzione, affermano i ricercatori.

Nel caso della biologia, Darwin equiparava la funzione principalmente alla sopravvivenza, ovvero la capacità di vivere abbastanza a lungo da produrre una prole fertile. Il nuovo studio amplia questa prospettiva, sottolineando che in natura si verificano almeno tre tipi di funzioni.

La funzione più elementare è la stabilità: le disposizioni stabili di atomi o molecole vengono selezionate per continuare. Vengono scelti per persistere anche i sistemi dinamici con forniture continue di energia.

La terza e più interessante funzione secondo i ricercatori è la “novità”: la tendenza dei sistemi in evoluzione a esplorare nuove configurazioni che a volte portano a nuovi comportamenti o caratteristiche sorprendenti, come la fotosintesi.

Lo stesso tipo di evoluzione avviene nel regno minerale. I primi minerali rappresentano disposizioni particolarmente stabili di atomi. Quei minerali primordiali fornirono le basi per le successive generazioni di minerali, che parteciparono alle origini della vita. L'evoluzione della vita e dei minerali sono intrecciati, poiché la vita utilizza i minerali per conchiglie, denti e ossa.

Nel caso delle stelle, l’articolo rileva che solo due elementi principali – idrogeno ed elio – formarono le prime stelle poco dopo il big bang. Quelle prime stelle usavano idrogeno ed elio per produrre circa 20 elementi chimici più pesanti. E la successiva generazione di stelle si è basata su quella diversità per produrre quasi 100 elementi in più.