Nowe prawo ewolucji obejmuje nie tylko organizmy żywe

Dziewięciu uczonych z Carnegie Institution of Science, California Institute of Technology, Cornell University oraz filozofów z University of Colorado, zaproponowało istnienie nowego prawa ewolucji. Obejmuje ono nie tylko układy biologiczne. Zdaniem badaczy, ewolucja jest czymś powszechnie występującym w złożonych systemach, które: - składają się z różnych elementów jak atomy, molekuły czy komórki i mogą być stale porządkowane w różny sposób; - podlegają procesom naturalnym, co oznacza, że można je porządkować na nieskończoną liczbę sposobów; - jedynie niewielka część z tych porządków może przetrwać, gdyż służą jakiemuś celowi.

Niezależnie od tego, czy mamy do czynienia z systemem żywym czy nieożywionym, gdy jego nowa konfiguracja dobrze działa i poprawia funkcjonowanie całości, zachodzi ewolucja. Jak mówią autorzy nowej koncepcji, system ewoluuje, gdy wśród wielu różnych konfiguracji wybierana jest jedna lub więcej ze względu na spełniane funkcje. Ważnym elementem naszej tego nowego prawa naturalnego jest selekcja ze względu na funkcję mówi Michael Wong.

Darwin, w dziedzinie biologii, uznał, że funkcją tą jest przetrwanie gatunku, a to oznacza zdolność osobnika do przeżycia na tyle długo, by mieć potomstwo. Autorzy nowych badań zauważyli, że w naturze występują co najmniej trzy rodzaje funkcji. Najbardziej podstawowa z nich to stabilność – stabilne układy atomów i molekuł są „selekcjonowane” do dalszego działania. Pozytywnej selekcji ulegają też dynamiczne systemy z zapewnionymi ciągłymi dostawami energii. W końcu trzecią – i najbardziej interesującą funkcją – jest wybór systemów ze względu na to, że są nowe. Oznacza to, że istnieje ewolucyjna tendencja do badania nowych konfiguracji systemów, co czasem może prowadzić do niezwykłych zachowań i pojawienia się zaskakujących cech.

Dysponujemy wieloma przykładami takich nowości ewolucyjnych. Fotosynteza na dobre zagościła się w biologii, gdy komórki nauczyły się korzystać z energii światła. Życie wielokomórkowe zaczęło ewoluować, gdy pojedyncze komórki nauczyły się współpracy, a gatunki pojawiły się, gdy pojawiły się nowe zachowania, jak pływanie czy chodzenie. Podobną ewolucję widzimy w świecie minerałów. Najstarszymi minerałami są te, które wykazują najbardziej stabilne ułożenie atomów. Te pierwotne minerały stanowiły podstawę do pojawienia się kolejnych pokoleń minerałów, a te z kolei brały udział w postaniu życia. Ewolucja minerałów jest splątana z ewolucją systemów biologicznych. W końcu organizmy żywe wykorzystują minerały do budowy skorup, kości czy zębów. Tworzącą się Ziemię budowało zaledwie około 20 minerałów. Obecnie znamy ich niemal 6000, a powstawały one przez ostatnich 4,5 miliarda lat w wyniku złożonych procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych.

Uczeni zwracają też uwagę na gwiazdy. Pierwsze z nich powstały wkrótce po Wielkim Wybuchu i składały się z helu oraz wodoru. Pierwiastki te zostały wykorzystane do stworzenia około 20 cięższych pierwiastków, dzięki czemu kolejne pokolenie gwiazd mogło wytworzyć już 100 pierwiastków.

Karol Darwin wyjaśnił nam, jak ewoluują rośliny i zwierzęta poddane selekcji naturalnej. Doszliśmy do wniosku, że teoria ewolucji Darwina to szczególny, bardzo ważny przypadek w znacznie szerszym zjawisku. Zauważyliśmy, że wybór ze względu na funkcję napędza w różnym stopniu ewolucję gwiazd, atomów, minerałów i wiele innych systemów, gdzie różne konfiguracje poddawane są presji selekcyjnej, dodaje Robert Hazen.

Artykuł opublikowany na łamach PNAS, pozwala lepiej zrozumieć, jak mogą ewoluować różne systemy. Za miarę stopnia zdolności do ewolucji autorzy proponują „potencjalną złożoność” czy „przyszłą złożoność”. Daje też wgląd w to, w jakim stopniu można sztucznie wpłynąć na ewolucję różnych systemów. Sugeruje, że tempo ewolucji można przyspieszyć na co najmniej trzy sposoby: zwiększając liczbę lub różnorodność czynników napędzających zmiany, zwiększając liczbą różnych konfiguracji systemu i/lub zwiększając presję selekcyjną. Na przykład w przypadku układów chemicznych można wpływać na ich ewolucję manipulując częstością cykli ogrzewania/chłodzenia czy moczenia/suszenia. Badania pozwalają też na lepsze zrozumienie sił stojących za powstawaniem złożonych zjawisk we wszechświecie.

W końcu autorzy zwracają uwagę, że pewne elementy ewolucji organizmów żywych są podobne do ewolucji materii nieożywionej, a celem przyszłych badań powinno być rozstrzygnięcie kwestii, czy pomiędzy systemami żywymi a nieożywionymi istnieje różnica w przetwarzaniu informacji dotyczących funkcjonalności. W poszukiwaniu życia pozaziemskiego z pewnością pomoże odpowiedź na pytanie, czy istnieje jakaś zasadnicza różnica pomiędzy ewolucją organizmów żywych, a świata nieożywionego i czy będziemy potrafili zidentyfikować różnice pomiędzy warunkami ewolucji świata nieożywionego, a tymi niezbędnymi do ewolucji organizmów żywych.

Nowe prawo ewolucji obejmuje nie tylko organizmy żywe