Обнаружен недостающий эволюционный закон природы

Астрономия

Автор: | Персонал, A&S Communications

Дарвин применил теорию эволюции к жизни на Земле, но не к другим чрезвычайно сложным системам, таким как планеты, звезды, атомы и минералы. Теперь междисциплинарная группа исследователей выявила недостающий аспект этой теории, который применим практически ко всему.

Их статья «О роли функции и отбора в развивающихся системах», опубликованная 16 октября в «Записках Национальной академии наук», описывает «отсутствующий закон природы», который впервые признает важную норму в естественном мире. мировые работы. Новый закон гласит, что сложные природные системы эволюционируют до состояний большей структуры, разнообразия и сложности.

«Это было настоящее сотрудничество между учёными и философами для решения одной из самых глубоких загадок космоса: почему сложные системы, включая жизнь, со временем развиваются в направлении большей функциональной информации?», — сказал соавтор Джонатан Лунин, Дэвид К. Дункан, профессор физических наук и заведующий кафедрой астрономии Колледжа искусств и наук.

В многопрофильную команду вошли три философа науки, два астробиолога, специалист по данным, минералог и физик-теоретик из Института науки Карнеги, Калифорнийского технологического института и Университета Колорадо, а также Корнеллского университета. Ученый Карнеги Майкл Л. Вонг — первый автор; Будучи астробиологом, он и Лунин работают над предстоящим вторым изданием учебника Лунина «Астробиология: междисциплинарный подход».

Новая работа представляет собой современное дополнение к «макроскопическим» законам природы, которые описывают и объясняют явления, ежедневно наблюдаемые в мире природы. Он постулирует «Закон увеличения функциональной информации», который гласит, что система будет развиваться, «если множество различных конфигураций системы подвергаются отбору для одной или нескольких функций».

Этот новый закон применим к системам, которые сформированы из множества различных компонентов, таких как атомы, молекулы или клетки, которые могут многократно упорядочиваться и перестраиваться и подвергаются естественным процессам, которые вызывают формирование бесчисленного множества различных структур - но в которых только небольшая часть этих конфигураций выживает в процессе, называемом «отбор по функции».

Независимо от того, является ли система живой или неживой, когда новая конфигурация работает хорошо и функции улучшаются, происходит эволюция, говорят исследователи.

В случае с биологией Дарвин отождествлял функцию прежде всего с выживанием — способностью жить достаточно долго, чтобы производить плодовитое потомство. Новое исследование расширяет эту точку зрения, отмечая, что в природе встречаются по крайней мере три вида функций.

Самой основной функцией является стабильность: для продолжения выбираются стабильные расположения атомов или молекул. Также для сохранения выбраны динамические системы с постоянными поставками энергии.

Третья и наиболее интересная функция, по мнению исследователей, — это «новизна» — тенденция развивающихся систем исследовать новые конфигурации, которые иногда приводят к поразительно новому поведению или характеристикам, таким как фотосинтез.

Такая же эволюция происходит и в минеральном царстве. Самые ранние минералы представляют собой особенно стабильное расположение атомов. Эти первичные минералы послужили основой для следующих поколений минералов, которые участвовали в зарождении жизни. Эволюция жизни и минералов переплетаются, поскольку жизнь использует минералы для изготовления панцирей, зубов и костей.

Что касается звезд, в статье отмечается, что только два основных элемента – водород и гелий – образовали первые звезды вскоре после Большого взрыва. Эти самые ранние звезды использовали водород и гелий для создания около 20 более тяжелых химических элементов. И следующее поколение звезд, опираясь на это разнообразие, произвело еще почти 100 элементов.