Brakujące prawo natury odkryte? Ewolucja może sterować powstawaniem gwiazd, minerałów czy huraganów

W tym artykule:

1. Od Darwina do kosmosu
2. Nowe prawo natury
3. Nowość w przyrodzie ożywionej i nieożywionej
4. Kontrowersyjna hipoteza

Pod pracami naukowymi zazwyczaj podpisują się przedstawiciele jednej dziedziny naukowej. Albo – co najwyżej – kilku dziedzin pokrewnych. Tymczasem artykuł opublikowany w najnowszym numerze czasopisma „Proceedings of the National Academy of Sciences” firmują przedstawiciele zupełnie różnych nauk. To filozofowie, astrobiolodzy, mineralog, fizyk teoretyczny i data scientist.

Ten dziewięcioosobowy zespół ogłosił właśnie istnienie „brakującego prawa natury”. Ma ono dotyczyć ewolucji. Jednak nie tylko żywych organizmów – ich ewolucję opisał Karol Darwin – ale wszystkich złożonych systemów, które znajdują się na Ziemi i poza nią. Czyli również nieożywionej części Wszechświata.

– Uważamy, że ewolucja darwinowska to szczególny przypadek bardziej ogólnego procesu, który odnosi się również do systemów nieożywionych – mówi dr Michael Wong z Carnegie Institution for Science, pierwszy autor artykułu, cytowany przez „Guardiana”. – Nasza propozycja odnosi się do systemów statycznych, takich jak minerały, ale także dynamicznych, jak huragany – dodaje.

Od Darwina do kosmosu

Zdaniem badaczy, jakikolwiek złożony system, o którym możemy pomyśleć, z czasem staje się coraz bardziej zróżnicowany, coraz bardziej złożony i generuje coraz więcej wzorów.

Jak to wytłumaczyć? Np. młode gwiazdy, powstałe zaraz po Wielkim Wybuchu, składały się głównie z wodoru i helu. Ta pierwsza generacja gwiazd „wytworzyła” 20 cięższych pierwiastków. Następne gwiazdy stały się „piecami”, w których powstało kolejne 100 pierwiastków. Na dodatek mają one jeszcze różne warianty, czyli izotopy. System powiększył się więc i stał się znacznie bardziej skomplikowany.

Według badaczy, z czasem systemy zmieniają się, a tym zmianom można przypisać pewne charakterystyczne cechy. Po pierwsze, każdy system składa się z części składowych (jak atomy czy cząsteczki), które cyklicznie się grupują i przegrupowują. Po drugie, powstaje nieskończona liczba najróżniejszych konfiguracji części składowych danego systemu. Po trzecie wreszcie, na dłużej utrzymuje się tylko niewielki odsetek tych konfiguracji – w procesie nazwanym „selekcją dla funkcji” (ang. selection for function).

Nowe prawo natury

Odwołując się do tej ostatniej koncepcji, autorzy nazwali sformułowaną przez siebie zasadę „prawem rosnącej informacji funkcjonalnej” (ang. Law of Increasing Functional Information). O co w niej chodzi?

W świecie ożywionym – w którym zmiany opisuje teoria ewolucji Darwina – najważniejszą funkcją każdego żywego organizmu jest przetrwanie. A dokładniej: życie wystarczająco długo, by się rozmnożyć. Nowe badanie poszerza katalog możliwych funkcji, jakie może spełniać dany system. Najbardziej podstawową jest stabilna zdolność przetrwania, opisująca np. uporządkowane systemy atomów czy molekuł. Dynamiczna zdolność przetrwania odnosi się do zmieniających się systemów, które dysponują stałym źródłem energii.

Naukowcy wyróżnili jeszcze jedną ciekawą funkcję, którą można by przetłumaczyć jako poszukiwanie nowości. Oznacza ona, że ewoluujące systemy „testują” różne nowe konfiguracje, które niekiedy mogą dać im nowe właściwości albo pozwolić na nowe zachowania.

Nie całkiem umrzemy. Życie po śmierci istnieje – choć nie takie, jak sądzisz

Nasze ciała zamieszkują miliardy mikroorganizmów żyjących z nami w symbiozie. Pomagają nam trawić pokarm i wytwarzać niezbędne witaminy. Chronią nas przed infekcjami i pełnią wiele inny...

Nowość w przyrodzie ożywionej i nieożywionej

Ta ostatnia funkcja może wydawać się najbardziej znajoma. Faktycznie, na drodze opisującej rozwój życia na Ziemi co rusz pojawiają się zupełnie nowe możliwości, jakie uzyskują żywe organizmy. Albo nawet ich komórki. To np. zdolność fotosyntezy albo pojawienie się organizmów wielokomórkowych (co wymagało pojawienia się kooperacji między jednokomórkowcami). Z kolei po wyjściu z wody zwierzęta nauczyły się chodzić i latać. Pozwoliło im to opanować nowe środowiska.

Zdaniem autorów opisywanej pracy podobna ewolucja zaszła w królestwie minerałów. 4,5 mld lat temu, kiedy tworzyła się Ziemia, była ich tylko 20. Ich budowa była stosunkowo prosta. Z czasem jednak – w miarę interakcji z rozwijającą się biosferą – minerały stawały się coraz bardziej skomplikowane, a ich liczba rosła. Dzisiaj jest ich prawie 6 tys. i mają bardzo różne funkcje i właściwości.

– Selekcja dla funkcji napędza ewolucję: ten wniosek da się zastosować do gwiazd, atomów, minerałów i wielu innych systemów, których różne konfiguracje podlegają presji selekcyjnej – zauważa Robert M. Hazen z Carnegie Science, współautor pracy. W tym ujęciu życie, takie, jakie znamy, jest wprawdzie najbardziej uderzającym przykładem działania ewolucji, jednak niejedynym. Jej działanie można bowiem dostrzec wszędzie.

Kontrowersyjna hipoteza

Czy ta teoria oferuje coś więcej niż nowy sposób opisu tego, co już wiemy? Autorzy zwracają np. uwagę, że da się ją zastosować do szacowania tempa zmian niektórych systemów, na które można by wpływać z zewnątrz. Jednak prof. Marin Rees, brytyjski astronom, nie jest przekonany.

– Biorąc pod uwagę ogrom przestrzeni i czasu, a także prawa fizyki i chemii, w świecie nieożywionym w naturalny sposób pojawi się rozmaitość materiałów, środowisk i struktur – mówi naukowiec cytowany przez „Guardiana”. – Nie sądzę, że miałaby to być manifestacja jakiejś nowej podstawowej zasady analogicznej do darwinowskiej selekcji naturalnej – dodaje.

Badania wspierała finansowo Fundacja Templetona. To organizacja promująca m.in. badania na styku nauki i religii. Popierała również działania antynaukowe, takie jak tzw. teoria inteligentnego projektu czy zaprzeczanie zmianom klimatu.

Źródła: Phys.org, PNAS, Guardian

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com