Вчені заявили про виявлення "відсутнього закону еволюції природи"

Дарвін застосував теорію еволюції до життя на Землі, але не до інших складних систем, таких як планети, зорі, мінерали та атоми. Тепер група міждисциплінарних вчених заявляє про виявлення аспекту цієї теорії, якого бракувало, який можна застосувати практично до всього.

Про це розповідають в Коледжі мистецтв і наук Корнелльського університету, передають OstanniPodii.com.

Роботу "Про ролі функції та добору в системах, що еволюціонують" опубліковано 16 жовтня в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences. У публікації описується "відсутній закон природи", який уперше визнає важливу норму, що діє у світі природи. Новий закон стверджує, що складні природні системи еволюціонують до станів більшої впорядкованості, різноманітності та складності.

"Це була справжня співпраця вчених і філософів, спрямована на розв′язання однієї з найглибших загадок космосу: чому складні системи, включно з життям, еволюціонують у бік збільшення функціональної інформації з плином часу?", - сказав співавтор Джонатан Лунін, професор фізичних наук і завідувач кафедри астрономії в Коледжі мистецтв і наук.

До складу міждисциплінарної групи ввійшли три філософи наук, два астробіологи, фахівець з обробки даних, мінералог і фізик-теоретик. Вони — з Наукового інституту Карнегі, Каліфорнійського технологічного інституту та Університету Колорадо, а також з Корнелла. Перший автор — астробіолог з Карнегі Майкл Л. Вонг.

У новій роботі представлено сучасне доповнення до "макроскопічних" законів природи, які описують і пояснюють явища, які щодня спостерігають у світі природи. У ній постулюється "закон зростання функціональної інформації", який стверджує, що система буде еволюціонувати, "якщо багато різних конфігурацій системи пройдуть відбір для виконання однієї або декількох функцій".

Цей новий закон можна застосувати до систем, утворених з безлічі різних компонентів, як-от атоми, молекули або клітини, які можна багаторазово впорядкувати та перебудувати, які піддаються природним процесам, що приводять до утворення незліченної безлічі різних конфігурацій, але в яких тільки невелика частина цих конфігурацій виживає в процесі, званому "відбором для функції".

Дослідники вважають: незалежно від того, чи є система живою або неживою, коли нова конфігурація добре працює та покращує свої функції, відбувається еволюція.

Стосовно біології Дарвін ототожнював функцію насамперед з виживанням — здатністю жити досить довго, щоб виробляти плідне потомство. Нове дослідження розширює цю точку зору, зазначаючи, що в природі існує принаймні три види функцій.

Найосновнішою функцією є стабільність — стабільні розташування атомів або молекул відбираються для продовження існування. Також обираються для збереження динамічні системи з постійними запасами енергії.

Третьою та найцікавішою функцією, на думку дослідників, є "новизна" — тенденція систем, що еволюціонують, до пошуку нових конфігурацій, які інколи призводять до разюче нових форм поведінки або характеристик, як, наприклад, фотосинтез.

Подібна еволюція відбувається і в царстві мінералів. Найбільш ранні мінерали являють собою особливо стійкі структури атомів. Ці первісні мінерали послужили основою для наступних поколінь мінералів, які взяли участь у зародженні життя. Еволюція життя та мінералів взаємопов′язані, оскільки життя використовує мінерали для виготовлення панцира, зубів і кісток.

Що стосується зірок, то, як наголошується у статті, перші зорі незабаром після Великого вибуху утворилися всього з двох основних елементів — водню й гелію. Ці перші зорі використовували водень і гелій для отримання близько 20 важчих хімічних елементів. Наступне покоління зірок, ґрунтуючись на цьому розмаїтті, виробило ще майже 100 елементів.

За словами Луніна, співробітника Інституту Карла Сагана, дослідження має значення для пошуку життя у космосі. "Якщо зростання функціональності фізичних і хімічних систем, що еволюціонують, обумовлено якимось природним законом, то можна очікувати, що життя буде звичайним результатом планетарної еволюції", - зазначив він.