發(fā)現(xiàn)描述萬物進(jìn)化方式的缺失“自然法則”

復(fù)雜的、不斷發(fā)展的系統(tǒng)在我們的宇宙中比比皆是，甚至超出了生物學(xué)領(lǐng)域。從恒星的生長到益生元化學(xué)，各種材料混合物通?？梢运茉斐筛鼜?fù)雜的形式。

然而，與其他許多其他物理現(xiàn)象不同，它們不斷變化的本質(zhì)尚未由離散定律來表示。

這是根據(jù)一個由天體生物學(xué)家、哲學(xué)家、礦物學(xué)家、理論物理學(xué)家和數(shù)據(jù)科學(xué)家組成的美國團(tuán)隊的說法，他們在一篇有趣的新同行評審論文中描述了自然界的“缺失法則”。

“鑒于自然界中無處不在的進(jìn)化系統(tǒng)，描述其行為的一個或多個定律沒有更快地出現(xiàn)似乎很奇怪，”作者說。寫.

該團(tuán)隊自己的“功能信息增加定律”表明，各種形式的進(jìn)化不可避免地導(dǎo)致自然復(fù)雜系統(tǒng)中更多的模式化，多樣性和復(fù)雜性。

進(jìn)化當(dāng)然不是地球生物圈所獨有的;它發(fā)生在其他極其復(fù)雜的系統(tǒng)中，例如我們的太陽系,星星、原子和礦物。

“宇宙產(chǎn)生了原子、分子、細(xì)胞等的新組合，”說該研究的第一作者，來自華盛頓特區(qū)卡內(nèi)基科學(xué)研究所的天體生物學(xué)家Michael Wong。

“那些穩(wěn)定并可以繼續(xù)產(chǎn)生更多新穎性的組合將繼續(xù)發(fā)展。這就是使生命成為進(jìn)化最引人注目的例子的原因，但進(jìn)化無處不在。

這篇論文描述了氫和氦——當(dāng)時最豐富的兩種元素——大爆炸– 合并形成第一顆恒星。當(dāng)一顆恒星達(dá)到其生命的盡頭時，它可以產(chǎn)生100多種元素和大約2000種同位素。

在地球上，礦物“物種”的巨大多樣性是從簡單的開始創(chuàng)造的，因為行星形成橫4.55至25億年前.現(xiàn)在地球上有超過5,900種已知的礦物物種，隨著化學(xué)變得越來越復(fù)雜，因為新興形式的人生將氧氣釋放到大氣中。

鐵與氧基礦物質(zhì)的反應(yīng)開創(chuàng)了古代生命的新時代，并為我們與其他礦物的進(jìn)化奠定了基礎(chǔ)。

隨著生命從單細(xì)胞進(jìn)化到多細(xì)胞生物和生態(tài)系統(tǒng)的形成，地球表面礦物學(xué)的復(fù)雜性進(jìn)一步增加。形成的各種礦物改變了進(jìn)化過程及其選擇。

生物和礦物系統(tǒng)不斷相互作用以影響彼此的多樣性，我們所知道的生命就是這種相互作用的結(jié)果。

“這些不斷發(fā)展的系統(tǒng)在概念上似乎是等效的，因為它們顯示出三個值得注意的屬性，”作者說。寫.

“1）它們由許多組件組成，這些組件有可能組合大量不同的配置;2）存在產(chǎn)生大量不同配置的過程;3）根據(jù)功能優(yōu)先選擇配置。

那么，信息傳輸?shù)姆绞街惺欠裼幸恍〇|西可以解釋看似多樣化的進(jìn)化系統(tǒng)的共同特征？選擇是否有普遍的基礎(chǔ)？該團(tuán)隊認(rèn)為這兩個答案都是肯定的。

“這個擬議的自然法則的一個重要組成部分是'功能選擇'的思想，”說議員。

根據(jù)達(dá)爾文的說法，生物體在生物學(xué)背景下的主要功能是確保其自身存活足夠長的時間以成功繁殖。該團(tuán)隊表示，這項新提議通過指出自然界中存在三種不同類型的功能來拓寬我們的理解。

我們可以稱之為“靜態(tài)持久性”的最基本功能——維持穩(wěn)定的原子或分子排列。

“動態(tài)持久性”描述了動態(tài)且能夠獲得恒定能源的系統(tǒng)也更有可能持久。

最后，“新奇生成”是指不斷發(fā)展的系統(tǒng)產(chǎn)生新配置的傾向，這可能導(dǎo)致令人驚訝的新行為或特征。

Wong和團(tuán)隊指出，物理定律運(yùn)動,重力,電磁和熱力學(xué)控制宏觀自然系統(tǒng)跨越空間和時間的功能。因此，我們應(yīng)該有一個進(jìn)化的自然法則是有道理的。

“基于功能的不對稱軌跡似乎與科學(xué)分析背道而馳，”該團(tuán)隊總結(jié).

“盡管如此，我們推測，基于靜態(tài)持久性，動態(tài)持久性和新穎性生成的選擇是一個通用過程，導(dǎo)致系統(tǒng)具有增加的功能信息。

該研究已發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊.

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