I ricercatori affermano di aver scoperto la prova della "legge dell'aumento delle informazioni funzionali" recentemente proposta, dimostrando che i minerali si evolvono come la vita.
L'anno scorso, gli scienziati hanno proposto che tutti i sistemi complessi nell'universo si evolvano in modo simile alla vita, comprese stelle, pianeti e tecnologia. Ora, i ricercatori affermano di aver trovato prove di questa legge unificante nei minerali .
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I ricercatori dietro il nuovo studio hanno dimostrato che, proprio come la vita, i minerali diventano costantemente più complessi nel tempo quando sono soggetti a pressioni di selezione. Hanno pubblicato le loro scoperte nel volume di luglio della rivista PNAS Nexus .
Abstract:
In che misura i sistemi in evoluzione naturale sono limitati nella loro potenziale diversità (vale a dire "limitati") rispetto a quelli illimitati ("aperti")? I minerali forniscono un modello quantitativo di sistema in evoluzione, con incrementi ben documentati nella diversità minerale attraverso molteplici fasi di evoluzione planetaria nel corso di miliardi di anni. Un recente framework che unifica i comportamenti dei sistemi in evoluzione sia biotici che abiotici postula che tutti questi sistemi sono caratterizzati da ricchezza combinatoria soggetta a selezione. Nel caso dei minerali, la ricchezza combinatoria deriva dalle possibili combinazioni di elementi chimici accoppiati a permutazioni dei coefficienti delle loro formule. Le specie minerali osservate, che sono selezionate per la persistenza nel tempo profondo, rappresentano una frazione minuscola di tutte le possibili configurazioni di elementi. Inoltre, questo modello prevede che man mano che i sistemi planetari si evolvono, i minerali stabili diventano una frazione sempre più piccola dello "spazio di possibilità". Un postulato è che le "informazioni funzionali", definite come il logaritmo negativo 2 di quella frazione, devono aumentare man mano che un sistema si evolve. Abbiamo testato questa ipotesi per i minerali stimando la frazione di tutte le possibili formule chimiche osservate da una fase all'altra dell'evoluzione minerale, in base al numero di diversi elementi essenziali e alla massima complessità della formula chimica in ciascuna delle nove fasi cronologiche dell'evoluzione minerale. Abbiamo riscontrato un aumento monotono delle informazioni funzionali sui minerali attraverso queste nove fasi, un risultato coerente con l'ipotesi. Inoltre, l'analisi delle formule chimiche dei minerali dimostra che la Terra moderna potrebbe avvicinarsi al limite massimo delle informazioni funzionali per i sistemi minerali naturali, un risultato che dimostra che l'evoluzione minerale non è aperta.
"In definitiva, speriamo che questo lavoro contribuisca a sviluppare una teoria che unifichi il modo in cui tutti i sistemi complessi, sia viventi che non viventi, si evolvono nel tempo", ha detto a Live Science il coautore dello studio Michael Wong , astrobiologo e scienziato planetario presso il Carnegie Science Research Institute di Washington, DC. "Un risultato che crediamo sarebbe trasformativo per la scienza".
La legge dell'aumento delle informazioni funzionali afferma che "le informazioni funzionali di un sistema aumenteranno (vale a dire, il sistema evolverà) se molte diverse configurazioni del sistema subiscono una selezione per una o più funzioni".
Se la legge proposta è corretta, allora i minerali e altri sistemi complessi dovrebbero diventare più complessi e mostrare un aumento delle informazioni funzionali sotto continue pressioni di selezione. Queste informazioni funzionali sono il numero di configurazioni in un sistema che può svolgere una particolare funzione, secondo lo studio. In questo caso, le configurazioni sono i minerali e la funzione è la stabilità nel tempo o la persistenza statica, quindi la complessità è misurata dal numero di minerali stabili.
Per testare la legge, i ricercatori hanno utilizzato un modello computerizzato per misurare la complessità dei minerali in nove fasi proposte dell'evoluzione minerale e stimare la frazione di tutte le possibili formule chimiche osservate in quei minerali da una fase all'altra.
In un periodo di oltre 4,6 miliardi di anni, a partire dai primi minerali conosciuti prima che la Terra si formasse circa 4,54 miliardi di anni fa e terminando con tutti i minerali presenti oggi sul nostro pianeta, il numero di tipi di minerali è aumentato da 27 a circa 9.000, secondo lo studio. Questo aumento della complessità minerale della Terra si è verificato anche in ogni fase dell'evoluzione minerale: la prima fase è stata la formazione dei primi minerali e la fase finale è stata la Terra moderna, dove la creazione minerale è facilitata dalla vita.
"Ogni fase si basa su ciò che è venuto prima", ha detto a Live Science l'autore principale dello studio Robert Hazen , uno scienziato che studia i ruoli dei minerali nelle origini della vita presso la Carnegie Science. "Hai questo trampolino di lancio in cui devi arrivare a una fase dell'evoluzione minerale prima di poter passare alla successiva".
Questa proposta di evoluzione minerale è ampiamente simile all'evoluzione della vita, che è iniziata con semplici organismi unicellulari che si sono evoluti in forme di vita complesse multicellulari . Tuttavia, i ricercatori hanno notato che sembra esserci un limite alla diversità minerale a causa di un numero finito di combinazioni chimiche e, secondo il loro modello, i minerali della Terra si stanno avvicinando a quel limite.
Secondo lo studio, questa restrizione renderebbe l’evoluzione minerale “limitata”, mentre l’evoluzione degli organismi viventi è “illimitata”, senza limiti a quanto complessa possa diventare la vita.
Hazen e Wong hanno affermato che avrebbero continuato a lavorare sulla legge, cercando temi comuni tra sistemi complessi, che potrebbero includere anche il linguaggio, la musica e altre attività umane.
"Nelle nostre vite, sperimentiamo questo aumento di funzionalità", ha detto Wong. "Questo è qualcosa che stiamo cercando di mettere in un contesto scientifico".
Wong ha sottolineato la crescente complessità dei telefoni, che hanno iniziato come semplici dispositivi per effettuare chiamate e sono diventati i potenti smartphone multiuso che utilizziamo oggi. Nel frattempo, Hazen ritiene che sviluppare questa legge sia un'opportunità per rispondere a una delle più grandi domande dell'umanità.
"Penso che tutti noi, ogni essere umano, abbiamo una qualche variazione della domanda, 'Perché c'è qualcosa piuttosto che niente nel cosmo?'", ha detto Hazen. "Riteniamo che debba essere un processo legittimo".
Fonte: https://www.livescience.com
La legge dell'aumento delle informazioni funzionali afferma che "le informazioni funzionali di un sistema aumenteranno (vale a dire, il sistema evolverà) se molte diverse configurazioni del sistema subiscono una selezione per una o più funzioni".
Se la legge proposta è corretta, allora i minerali e altri sistemi complessi dovrebbero diventare più complessi e mostrare un aumento delle informazioni funzionali sotto continue pressioni di selezione. Queste informazioni funzionali sono il numero di configurazioni in un sistema che può svolgere una particolare funzione, secondo lo studio. In questo caso, le configurazioni sono i minerali e la funzione è la stabilità nel tempo o la persistenza statica, quindi la complessità è misurata dal numero di minerali stabili.
Per testare la legge, i ricercatori hanno utilizzato un modello computerizzato per misurare la complessità dei minerali in nove fasi proposte dell'evoluzione minerale e stimare la frazione di tutte le possibili formule chimiche osservate in quei minerali da una fase all'altra.
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| Un'immagine ravvicinata dei cristalli (Credito immagine: Daniel Grizelj tramite Getty Images) |
"Ogni fase si basa su ciò che è venuto prima", ha detto a Live Science l'autore principale dello studio Robert Hazen , uno scienziato che studia i ruoli dei minerali nelle origini della vita presso la Carnegie Science. "Hai questo trampolino di lancio in cui devi arrivare a una fase dell'evoluzione minerale prima di poter passare alla successiva".
Questa proposta di evoluzione minerale è ampiamente simile all'evoluzione della vita, che è iniziata con semplici organismi unicellulari che si sono evoluti in forme di vita complesse multicellulari . Tuttavia, i ricercatori hanno notato che sembra esserci un limite alla diversità minerale a causa di un numero finito di combinazioni chimiche e, secondo il loro modello, i minerali della Terra si stanno avvicinando a quel limite.
Secondo lo studio, questa restrizione renderebbe l’evoluzione minerale “limitata”, mentre l’evoluzione degli organismi viventi è “illimitata”, senza limiti a quanto complessa possa diventare la vita.
Hazen e Wong hanno affermato che avrebbero continuato a lavorare sulla legge, cercando temi comuni tra sistemi complessi, che potrebbero includere anche il linguaggio, la musica e altre attività umane.
"Nelle nostre vite, sperimentiamo questo aumento di funzionalità", ha detto Wong. "Questo è qualcosa che stiamo cercando di mettere in un contesto scientifico".
Wong ha sottolineato la crescente complessità dei telefoni, che hanno iniziato come semplici dispositivi per effettuare chiamate e sono diventati i potenti smartphone multiuso che utilizziamo oggi. Nel frattempo, Hazen ritiene che sviluppare questa legge sia un'opportunità per rispondere a una delle più grandi domande dell'umanità.
"Penso che tutti noi, ogni essere umano, abbiamo una qualche variazione della domanda, 'Perché c'è qualcosa piuttosto che niente nel cosmo?'", ha detto Hazen. "Riteniamo che debba essere un processo legittimo".
Fonte: https://www.livescience.com
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