Дарвин прилага теорията на еволюцията към живота на Земята, но не и към други сложни системи като планети, звезди, атоми и минерали.

Сега интердисциплинарна група изследователи е идентифицирала липсващ аспект на тази теория, който се прилага по същество за всичко.

Тяхната статия, "За ролите на функцията и подбора в еволюиращите системи" (On the roles of function and selection in evolving systems), публикувана на 16 октомври в Proceedings of the National Academy of Sciences, описва "липсващ закон на природата", който признава за първи път важна норма в работата на природата. Новият закон гласи, че сложните природни системи еволюират до състояния на по-голямо разнообразие и сложност.

"Това беше истинско сътрудничество между учени и философи за справяне с една от най-дълбоките загадки на космоса: защо сложните системи, включително животът, се развиват към по-голяма функционална информация с течение на времето?" , обяснява съавторът Джонатан Лунин (Jonathan Lunine), професор по физически науки и катедра по астрономия в Колежа по изкуства и науки.

Мултидисциплинарният екип включва трима научни философи, двама астробиолози, учен, специалист по големи бази данни, минералог и теоретичен физик от Института за наука Карнеги, Калифорнийския технологичен институт и Университета на Колорадо, както и Корнел. 

Новата работа представя модерно допълнение към "макроскопичните" закони на природата, които описват и обясняват явления, които се срещат ежедневно в естествения свят. Той постулира "Закон за увеличаване на функционалната информация", който гласи, че една система ще еволюира, "ако много различни конфигурации на системата преминат през подбор за една или повече функции".

Този нов закон се прилага за системи, които са образувани от много различни компоненти, като атоми, молекули или клетки, които могат да бъдат подреждани и пренареждани многократно и са обект на естествени процеси, които причиняват образуването на безброй различни подредби - но в които само малка част от тези конфигурации оцеляват в процес, наречен "подбор за функции".

Независимо дали системата е жива или нежива, когато новата конфигурация работи добре и функцията се усъвършенства, настъпва еволюция, казват изследователите.

В случая с биологията Дарвин приравнява функцията предимно с оцеляването - способността да живеем достатъчно дълго, за да създадем плодовито потомство. Новото проучване разширява тази перспектива, отбелязвайки, че в природата се срещат най-малко три вида функции.

Най-основната функция е стабилността – стабилните подреждания на атоми или молекули са избрани да продължат. Също така избрани да продължават са динамичните системи с непрекъснати доставки на енергия.

Третата и най-интересна функция според изследователите е "новото" - тенденцията на еволюиращите системи да изследват нови конфигурации, които понякога водят до изненадващи нови поведения или характеристики, като фотосинтезата например.

Същият вид еволюция се случва в царството на минералите. Най-ранните минерали представляват особено стабилни подредби на атоми. Тези първични минерали осигуряват основите на следващите поколения минерали, които участват в произхода на живота. Еволюциите на живота и минералите са преплетени, тъй като животът използва минерали за черупки, зъби и кости.

В случая със звездите, статията отбелязва, че само два основни елемента – водород и хелий – са образували първите звезди малко след големия взрив. Тези най-ранни звезди са използвали водород и хелий, за да направят около 20 по-тежки химически елемента. И следващото поколение звезди се основава на това разнообразие, за да произведе още почти 100 елемента.

Изследването има значение за търсенето на живот в космоса, отбелязва Лунин, член на Института Карл Сейгън . "Ако нарастващата функционалност на развиващите се физически и химични системи се ръководи от природен закон, можем да очакваме животът да бъде общ резултат от планетарната еволюция."

On the roles of function and selection in evolving systems; Michael L. Wong, Carol E. Cleland, Daniel Arend Jr., +5, and Robert M. Hazen; Proceedings of the National Academy of Sciences, October 16, 2023, 120 (43) e2310223120, https://doi.org/10.1073/pnas.2310223120 

Nature’s missing evolutionary law identified, College of Arts & Sciences, Cornell University