Identifican la ley evolutiva faltante de la naturaleza

Astronomía

Por | Personal, Comunicaciones A&S

Darwin aplicó la teoría de la evolución a la vida en la Tierra, pero no a otros sistemas enormemente complejos como planetas, estrellas, átomos y minerales. Ahora, un grupo interdisciplinario de investigadores ha identificado un aspecto faltante de esa teoría que se aplica esencialmente a todo.

Su artículo, "Sobre los roles de función y selección en sistemas en evolución", publicado el 16 de octubre en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, describe "una ley faltante de la naturaleza" que reconoce por primera vez una norma importante dentro del sistema natural. el funcionamiento del mundo. La nueva ley establece que los sistemas naturales complejos evolucionan hacia estados de mayor patrón, diversidad y complejidad.

"Esta fue una verdadera colaboración entre científicos y filósofos para abordar uno de los misterios más profundos del cosmos: ¿por qué los sistemas complejos, incluida la vida, evolucionan hacia una mayor información funcional con el tiempo?", dijo el coautor Jonathan Lunine, investigador David C. Profesor Duncan de Ciencias Físicas y catedrático de astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias.

El equipo multidisciplinario incluyó a tres filósofos de la ciencia, dos astrobiólogos, un científico de datos, un mineralogista y un físico teórico, del Instituto Carnegie para la Ciencia, el Instituto de Tecnología de California y la Universidad de Colorado, así como de Cornell. El científico de Carnegie Michael L. Wong es el primer autor; Como astrobiólogo, él y Lunine están trabajando en la próxima segunda edición del libro de texto de Lunine "Astrobiología: un enfoque multidisciplinario".

El nuevo trabajo presenta una adición moderna a las leyes "macroscópicas" de la naturaleza, que describen y explican los fenómenos que se experimentan diariamente en el mundo natural. Postula una "Ley de información funcional creciente", que establece que un sistema evolucionará "si muchas configuraciones diferentes del sistema se seleccionan para una o más funciones".

Esta nueva ley se aplica a sistemas que se forman a partir de muchos componentes diferentes, como átomos, moléculas o células, que pueden organizarse y reorganizarse repetidamente y que están sujetos a procesos naturales que causan la formación de innumerables arreglos diferentes, pero en los que sólo una pequeña fracción de estas configuraciones sobrevive en un proceso llamado "selección para función".

Independientemente de si el sistema está vivo o no, cuando una nueva configuración funciona bien y la función mejora, se produce la evolución, dicen los investigadores.

En el caso de la biología, Darwin equiparó la función principalmente con la supervivencia: la capacidad de vivir lo suficiente para producir descendencia fértil. El nuevo estudio amplía esa perspectiva, señalando que al menos tres tipos de funciones ocurren en la naturaleza.

La función más básica es la estabilidad: se seleccionan disposiciones estables de átomos o moléculas para que continúen. También se eligen para persistir los sistemas dinámicos con suministros continuos de energía.

La tercera y más interesante función, según los investigadores, es la "novedad": la tendencia de los sistemas en evolución a explorar nuevas configuraciones que a veces conducen a nuevos comportamientos o características sorprendentes, como la fotosíntesis.

El mismo tipo de evolución ocurre en el reino mineral. Los primeros minerales representan disposiciones de átomos particularmente estables. Esos minerales primordiales proporcionaron las bases para las siguientes generaciones de minerales, que participaron en los orígenes de la vida. La evolución de la vida y los minerales están entrelazados, ya que la vida utiliza minerales para las conchas, los dientes y los huesos.

En el caso de las estrellas, el artículo señala que sólo dos elementos principales (hidrógeno y helio) formaron las primeras estrellas poco después del Big Bang. Esas primeras estrellas utilizaron hidrógeno y helio para producir unos 20 elementos químicos más pesados. Y la próxima generación de estrellas se basó en esa diversidad para producir casi 100 elementos más.

La investigación tiene implicaciones para la búsqueda de vida en el cosmos, afirmó Lunine, miembro del Instituto Carl Sagan. "Si la creciente funcionalidad de los sistemas físicos y químicos en evolución está impulsada por una ley natural, podríamos esperar que la vida sea un resultado común de la evolución planetaria".

La investigación fue financiada por la Fundación John Templeton. Lunine recibió apoyo como académico visitante inaugural de McDonald Agape en la Casa Dominicana de Estudios en Washington, DC durante la preparación del artículo.

Profesor David C. Duncan de Ciencias Físicas