Природе присущи, минимум, три разновидности функций эволюции, утверждают ученые: Первая — стабильность, начиная с отбора стабильных конфигураций атомов и молекул. Вторая ответственна за сохранение динамических систем с непрерывным поступлением энергии. Наконец, третьей функцией эволюции является генерация новизны, то есть, поддержка стремления развивающихся систем к исследованию новых последовательностей.
Как сообщает журнал Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), новой теоретической выкладке дали название «Закон увеличения функциональной информации». Про что он? Про то, что эволюция сложных природных систем движется в направлении более разнообразных, но в то же время структурированных, упорядоченных и сложных состояний.
Физические законы, такие как законы движения, гравитации, электромагнетизма и другие, определяют общее поведение различных крупных природных систем в пространстве и времени. Авторы работы предполагают, что для характеристики знакомых явлений нашей сложной, эволюционирующей Вселенной требуется еще один, до сих пор не сформулированный закон.
Важной особенностью законов физики является концептуальная эквивалентность определенных характеристик, присущих, казалось бы, разнообразному массиву природных явлений. Например, между падающим яблоком и вращающейся по орбите луной.
Повсеместным чудом мира природы является эволюция различных систем, включая звезды, минералы, атмосферы и жизнь. Эти развивающиеся системы, по-видимому, концептуально эквивалентны в том смысле, что они демонстрируют три примечательных признака:
- Они формируются из многочисленных компонентов, которые потенциально могут принимать огромное количество различных конфигураций;
- существуют процессы, которые генерируют множество различных конфигураций;
- конфигурации предпочтительно выбираются на основе функций.
Мы выделяем три универсальные концепции отбора — статическую устойчивость, динамическую устойчивость и генерирование новизны, которые лежат в основе функционирования и стимулируют эволюцию систем посредством обмена информацией между окружающей средой и системой. Соответственно, мы предлагаем “закон увеличения функциональной информации”: функциональная информация системы будет увеличиваться (т.е. система будет эволюционировать), если множество различных конфигураций системы подвергаются отбору для выполнения одной или нескольких функций.
Значит, эволюция не замыкается исключительно в земных рамках, аналогичные алгоритмы работают в других сложных системах, таких как атомы или планетарные системы. Любая система, гласит новый закон, продолжает эволюционировать, когда множество ее состояний подвергаются выбору для осуществления одной или нескольких функций.
Чарльз Дарвин выстроил свою концепцию эволюции исключительно для живых существ, для биологии. Современная наука считает, что эти общие принципы работают и в неживых системах, состоящих из множества компонентов.
Функции, которые не подвергаются селективному давлению, могут оставаться постоянными или снижать степень своей функциональности: ряд исследователей продемонстрировали, что в биологических системах “давление отбора длины” может привести к существенному уменьшению оптимального размера системы, особенно когда ограниченные ресурсы или быстрая репликация дают преимущество экономичным геномам. Такое сокращение может повлечь за собой потерю некоторых функций, но все же представлять собой увеличение функциональной информации выбранной функции.
Например, известно, что неандертальцы имели мозг более крупный, чем у современного человека https://world-evolution.ru/monograph/monography.pdf, стр. 91. Но случай привел к тому, что неандертальцы не выжили, а homosapiensстал доминировать в природе.
Авторы считают, что на скорость эволюции некоторых систем можно влиять искусственно: функциональный информационный формализм предполагает, что скорость эволюции в системе может быть увеличена по крайней мере тремя способами: 1) за счет увеличения числа и/или разнообразия взаимодействующих агентов, 2) за счет увеличения числа различных конфигураций системы.системы; и/или 3) путем усиления избирательного давления на систему (например, в химических системах за счет более частых циклов нагревания/охлаждения или увлажнения/сушки). Будущие эксперименты по химической эволюции, а также моделирование искусственных эволюционирующих систем (особенно тех, которые связаны с поиском новизны), возможно, позволят установить количественные показатели того, как можно регулировать скорость эволюции путем изменения важных параметров и движущих сил.
Развивающиеся системы взаимозависимы друг на друга: Примеры нуклеосинтеза, эволюции минералов и биологии – это всего лишь три примера глубоких связей между эволюционирующими системами. Минералы не могли бы образоваться без предварительно прошедшегонуклеосинтеза, в то время как жизнь вряд ли могла бы возникнуть без минералов. Аналогичным образом, многочисленные эволюционирующие технологические и символические системы должны были ожидать эволюции человеческого общества. Структура передачи информации, присущая этим переплетенным системам, представляет собой своего рода всепроникающее “информационное поле” с градиентами и скоростями передачи, которые могут иметь параллели в физических и химических системах
Мы полагаем, что все эволюционирующие системы, включая жизнь, состоят из разнообразных компонентов, которые могут объединяться в конфигурационные состояния, которые затем выбираются «за» или «против» в зависимости от функции. Затем мы определяем фундаментальные источники отбора – статическую сохраняемость, динамическую сохраняемость и генерирование новизны – и предлагаем асимметричный по времени закон, который гласит, что функциональная информация системы будет увеличиваться с течением времени, когда она подвергается отбору по функции.
Источники:
- Wong M.L., Cleland C.E., Arend D.J., Hazen R.M. On the roles of function and selection in evolving systems (О роли функций и отбора в развивающихся системах).PNAS. 2023. https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2310223120 https://doi.org/10.1073/pnas.2310223120
- Миронова Л.URL: https://planet-today.ru/novosti/nauka/item/160169-amerikanskie-uchenye-podpravili-teoriyu-darvina-nedostayushchim-v-nej-zakonom-evolyutsii
Опубликовано в рубрике 
Метки: 
