Új megvilágításba került az evolúció

EVOLUTION, DRAWING Illustration of one of the theories of the original of nucleus cells. The association of several procaryote cells would have formed a nucleus cell (eucaryote). JACOPIN / BSIP

Vezető filozófusok és természettudósok a PNAS folyóirat hasábjain amellett érvelnek, hogy az evolúció nem a földi élet speciális sajátsága, hanem a komplex rendszerekre vonatkozó természettörvény, amely a világegyetemben mindenütt érvényes.

A rangos Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban megjelent cikk eddig hiányzó természettörvényként hivatkozik az evolúcióra, amely a szerzők szerint a természetes világ működésének fontos és általános normája.

Az újonnan felismert törvény a lényeget tekintve azt foglalja magába, hogy a komplex természetes rendszerek spontán módon a nagyobb mintázottság, változatosság és összetettség irányába evolválnak. Más szavakkal:

az evolúció jelensége nem korlátozódik a földi életre, hanem a bolygókon és csillagokon át az atomokig, ásványokig és más jelentős komplexitású rendszerekig mindenütt megnyilvánul.

A kilenctagú szerzőcsoportot a Carnegie Institution for Science, a California Institute of Technology (Caltech) és a Cornell University vezető tudósai, valamint a Coloradói Egyetem filozófusai alkotják. Munkájukat a John Templeton Alapítvány támogatta.

A természet „makroszkopikus" törvényei a természetes világban általunk megfigyelhető mindennapos jelenségeket írják le és magyarázzák. Az erőkre és mozgásokra, a gravitációra, az elektromágnességre és az energiára vonatkozó törvényszerűségeket például több mint 150 éve leírták.

A mostani munka ehhez a gyűjteményhez járul hozzá egy újabb darabbal:

az evolúciót olyan makroszkopikus törvényként ismeri fel, amely a természetes világ komplex rendszereinek közös jellemzője.

Az evolúció törvénye alá azon rendszerek esnek, amelyek az alábbi jellegzetességek mindegyikével bírnak:

1. Sok különböző összetevőből – atomokból, molekulákból vagy sejtekből – állnak, amelyek sokféleképpen elrendezhetők és újrarendezhetők.
2. Olyan természetes folyamatoknak vannak kitéve, amelyek az összetevőiket korlátlan számú különféle módon elrendezhetik.
3. E lehetséges konfigurációknak csak kis hányada bizonyul túlélőképesnek a „funkció szerinti kiválasztódás" folyamatában.

Függetlenül attól, hogy élő vagy élettelen rendszerről van szó, ha az új konfiguráció jól működik és a funkció javul, a rendszer evolvál. A cikk szerzői által a funkcionális információ törvényének nevezett szabályszerűség értelmében a rendszer evolválni fog, „ha a rendszer sok különböző konfigurációja megy át egy vagy több funkció szerinti kiválasztódáson".

„Az általunk javasolt természettörvénynek fontos összetevője a funkció szerinti kiválasztódás ideája" – emeli ki Michael L. Wong, a Carnegie asztrobiológusa és a tanulmány első szerzője. A biológiában Darwin a funkciót elsődlegesen a túléléssel tekintette egyenértékűnek: az élőlény azon képességével, hogy elég sokáig éljen a termékeny utódok létrehozásához. A mostani tanulmány tágabb perspektívába helyezi a funkciót, aminek legalább háromféle formáját különbözteti meg a természetben.

A legalapvetőbb funkció a stabilitás: az atomoknak és molekuláknak azok az elrendeződései szelektálódnak ki a tartós létezésre, amelyek elegendően stabilak. A második funkció a folyamatos energiaellátás, hiszen csak azok a dinamikus rendszerek maradnak fenn elég hosszú ideig, amelyek rendelkeznek ezzel. A harmadik, egyben legizgalmasabb funkció az „újdonság": az evolváló rendszerek arra való hajlama, hogy új konfigurációkat „fedezzenek fel", amelyek némelyike újfajta viselkedést vagy jellemzőket kölcsönöz a rendszernek.

Illusztráció Forrás: BSIP via AFP/JACOPIN / BSIP/Jacopin

Az élet evolúciós története bővelkedik az újításokban. Hogy csak párat említsünk: a fotoszintézis úgy fejlődött ki, hogy egysejtű élőlények szert tettek a fényenergia befogásának képességére; a többsejtűség úgy fejlődött ki, hogy az egyes sejtek megtanultak együttműködni; és az újabb és újabb fajok evolúciója során olyan képességek jelentek meg, mint az úszás, a járás, a repülés és a gondolkodás.

Hasonló evolúció zajlik az ásványok birodalmában is. A legkorábbi ásványokat az atomok különösen stabil kombinációi alkotják. Ezekből az ősi ásványokból kiindulva alakultak ki az ásványok további nemzedékei, amelyek közreműködtek az élet létrejöttében. Az élet és az ásványok evolúciója ráadásul összefonódik, hiszen az élő szervezetek is használnak ásványi anyagokat házaik, fogaik és csontjaik felépítéséhez. A Földön található ásványféleségek száma a Naprendszer hajnalán nem haladta meg a húszat, mára azonban az elmúlt négy és fél milliárd év fokozatosan egyre bonyolódó fizikai, kémiai, s végül biológiai folyamatainak köszönhetően több mint 6000-félét ismerünk.

Ami a csillagokat illeti, a cikk arra emlékeztet, hogy az ősrobbanás utáni első csillagokat mindössze kétféle elem, a hidrogén és a hélium alkotta. Ezek a legkorábbi csillagok a hidrogénből és a héliumból mintegy 20 nehezebb kémiai elemet hoztak létre, a következő csillag-nemzedék pedig ebből a sokféleségből építkezve immár csaknem 100 további elemet alkotott.

„Charles Darwin ékesszólóan kifejtette, miként evolválnak a növények és az állatok a természetes szelekció következményeképp, az egyedek jellegeinek különbözősége, azok számos különböző konfigurációja révén. Mi úgy véljük, hogy a darwini elmélet egy jóval átfogóbb természeti jelenség nagyon speciális, bár roppant fontos alesete – magyarázza a Carnegie Science-ben dolgozó Robert M. Hazen, a kutatás egyik vezetője és a cikk társszerzője. –

Az az elv, hogy a funkció szerinti szelekció az evolúció hajtóereje, éppúgy vonatkozik a csillagokra, atomokra, ásványokra és egy sor konceptuálisan hasonló helyzetre, ahol sok különböző konfiguráció szelekciós nyomás alatt verseng egymással."

Maga a szerzőgárda is sajátos tudományközi konfigurációt alkot: a közleményt három tudományfilozófus, két asztrobiológus, egy adattudós, egy ásványtanász és egy elméleti fizikus jegyzi.

„Munkánkban az 'evolúció' kifejezést a lehető legtágabb értelemben használjuk – időben lezajló változás –, ami magában foglalja a 'változtatásokkal történő leszármazás' szűkebben vett darwini evolúciós jelenségét – fejti ki Wong. – A világegyetem folyamatosan előállítja az atomok, molekulák, sejtek stb. újabb és újabb kombinációit. Azok a kombinációk maradnak fenn az evolúció során, amelyek stabilak, és maguk is további újdonságokat tudnak generálni. Az élet az evolúció legszembetűnőbb példája, de távolról sem az egyetlen: az evolúció mindenütt jelen van."