A lei evolutiva que falta na natureza é identificada

Astronomia

Por | Equipe, Comunicações A&S

Darwin aplicou a teoria da evolução à vida na Terra, mas não a outros sistemas extremamente complexos como planetas, estrelas, átomos e minerais. Agora, um grupo interdisciplinar de investigadores identificou um aspecto em falta nessa teoria que se aplica essencialmente a tudo.

Seu artigo, “Sobre os papéis da função e da seleção em sistemas em evolução”, publicado em 16 de outubro no Proceedings of the National Academy of Sciences, descreve “uma lei da natureza ausente” que reconhece pela primeira vez uma norma importante dentro do ambiente natural. funcionamento do mundo. A nova lei afirma que sistemas naturais complexos evoluem para estados de maior padronização, diversidade e complexidade.

“Esta foi uma verdadeira colaboração entre cientistas e filósofos para abordar um dos mistérios mais profundos do cosmos: por que é que os sistemas complexos, incluindo a vida, evoluem para uma maior informação funcional ao longo do tempo?” disse o co-autor Jonathan Lunine, David C. Duncan Professor em Ciências Físicas e catedrático de astronomia na Faculdade de Artes e Ciências.

A equipe multidisciplinar incluiu três filósofos da ciência, dois astrobiólogos, um cientista de dados, um mineralogista e um físico teórico, da Carnegie Institution for Science, do Instituto de Tecnologia da Califórnia e da Universidade do Colorado, além de Cornell. O cientista da Carnegie Michael L. Wong é o primeiro autor; um astrobiólogo, ele e Lunine estão trabalhando em uma segunda edição do livro de Lunine “Astrobiologia: Uma Abordagem Multidisciplinar”.

O novo trabalho apresenta um acréscimo moderno às leis “macroscópicas” da natureza, que descrevem e explicam fenômenos vivenciados diariamente no mundo natural. Postula uma “Lei do Aumento da Informação Funcional”, que afirma que um sistema evoluirá “se muitas configurações diferentes do sistema forem selecionadas para uma ou mais funções”.

Esta nova lei aplica-se a sistemas que são formados a partir de muitos componentes diferentes, tais como átomos, moléculas ou células, que podem ser organizados e reorganizados repetidamente, e estão sujeitos a processos naturais que provocam a formação de inúmeros arranjos diferentes - mas nos quais apenas uma pequena fração dessas configurações sobrevive em um processo chamado “seleção para função”.

Independentemente de o sistema ser vivo ou não, quando uma nova configuração funciona bem e a função melhora, ocorre a evolução, dizem os investigadores.

No caso da biologia, Darwin equiparou a função principalmente à sobrevivência – a capacidade de viver o suficiente para produzir descendentes férteis. O novo estudo expande essa perspectiva, observando que pelo menos três tipos de funções ocorrem na natureza.

A função mais básica é a estabilidade – arranjos estáveis ​​de átomos ou moléculas são selecionados para continuar. Também foram escolhidos para persistir os sistemas dinâmicos com fornecimento contínuo de energia.

A terceira e mais interessante função, de acordo com os investigadores, é a “novidade” – a tendência dos sistemas em evolução para explorar novas configurações que por vezes levam a novos comportamentos ou características surpreendentes, como a fotossíntese.

O mesmo tipo de evolução acontece no reino mineral. Os primeiros minerais representam arranjos de átomos particularmente estáveis. Esses minerais primordiais forneceram as bases para as próximas gerações de minerais, que participaram das origens da vida. A evolução da vida e dos minerais estão interligadas, pois a vida utiliza minerais para fazer conchas, dentes e ossos.

No caso das estrelas, o artigo observa que apenas dois elementos principais – hidrogénio e hélio – formaram as primeiras estrelas logo após o big bang. Essas primeiras estrelas usaram hidrogênio e hélio para produzir cerca de 20 elementos químicos mais pesados. E a próxima geração de estrelas baseou-se nessa diversidade para produzir quase mais 100 elementos.