自然界に欠けていた進化の法則が特定される

天文学

投稿者 | A&Sコミュニケーションズ スタッフ

ダーウィンは進化論を地球上の生命に適用しましたが、惑星、星、原子、鉱物などの他の非常に複雑な系には適用しませんでした。 今回、学際的な研究者グループが、本質的にすべてに当てはまる理論の欠けている側面を特定しました。

米国科学アカデミー紀要に10月16日に掲載された彼らの論文「進化するシステムにおける機能と選択の役割について」は、自然界の重要な規範を初めて認識する「失われた自然法則」について説明している。世界の仕組み。 新しい法律は、複雑な自然システムがよりパターン化、多様性、複雑な状態に進化すると規定しています。

「これは、宇宙の最も深遠な謎の一つ、つまりなぜ生命を含む複雑なシステムが時間の経過とともにより優れた機能情報を目指して進化するのか?という問題に取り組むための、科学者と哲学者の真のコラボレーションでした。」と共著者のジョナサン・ルナイン、デビッド・C・ルーニンは述べています。ダンカン 物理科学の教授であり、芸術科学大学の天文学の教授。

この学際的なチームには、カーネギー科学研究所、カリフォルニア工科大学、コロラド大学とコーネル大学の科学哲学者 3 名、宇宙生物学者 2 名、データサイエンティスト 1 名、鉱物学者 1 名、理論物理学者 1 名が含まれていました。 カーネギー科学者のマイケル・L・ウォンが筆頭著者。 宇宙生物学者である彼とルニーンは、ルーニーンの教科書「アストロバイオロジー: 学際的アプローチ」の近々出版される第 2 版に取り組んでいます。

新しい作品は、自然界で日常的に経験される現象を記述し説明する「巨視的な」自然法則に現代的な追加を示しています。 これは、「システムの多くの異なる構成が 1 つ以上の機能の選択を受ける場合」システムが進化すると述べている「機能情報の増加の法則」を仮定しています。

この新しい法則は、原子、分子、細胞などのさまざまな構成要素から形成され、繰り返し配置や再配置が可能であり、無数の異なる配置を形成させる自然プロセスの影響を受けるシステムに適用されます。これらの構成のごく一部は、「機能の選択」と呼ばれるプロセスで残ります。

システムが生物であるか無生物であるかに関係なく、新しい構成がうまく機能し、機能が向上すると進化が起こると研究者らは述べています。

生物学の場合、ダーウィンは機能を主に生存、つまり生殖能力のある子孫を生み出すのに十分な長生きする能力と同一視しました。 新しい研究はその視点を拡張し、少なくとも 3 種類の機能が自然界で発生していることに注目しています。

最も基本的な機能は安定性です。原子または分子の安定した配置が選択されて継続されます。 また、エネルギーを継続的に供給する動的システムも永続的に選択されます。

研究者らによると、3番目の最も興味深い機能は「新規性」、つまり進化するシステムが新しい構成を探求し、時には光合成のような驚くべき新しい行動や特性をもたらす傾向である。

同じような進化が鉱物界でも起こります。 最も初期の鉱物は、特に安定した原子の配置を表しています。 これらの原始鉱物は、生命の起源に関与する次世代の鉱物の基礎を提供しました。 生命は貝殻、歯、骨に鉱物を使用するため、生命と鉱物の進化は絡み合っています。

星の場合、論文は、ビッグバンの直後に最初の星が形成されたのは、水素とヘリウムという 2 つの主要元素だけであると指摘しています。 それらの初期の星は水素とヘリウムを使用して約 20 の重い化学元素を作りました。 そして、次世代の星々はその多様性に基づいてさらに 100 近くの元素を生み出しました。