Ученые описали недостающий закон природы, касающийся развития сложных систем. В исследовании приняли участие астробиологии, философы, минерологи, физики-теоретики и специалисты по обработке данных.
Новый закон обозначен как «закон увеличения функциональной информации». Он гласит, что эволюция во всех ее формах неизбежно приводит к увеличению структурированности, разнообразия и сложности в природных комплексных системах.
Ученые отметили, что эволюция происходит не только в биосфере Земли, но также в других системах, таких как Солнечная система, звезды, атомы и минералы. Вселенная генерирует новые комбинации атомов, молекул и клеток. Комбинации, которые стабильны и могут в дальнейшем порождать новые формы, будут продолжать развиваться.
После Большого взрыва водород и гелий (два самых распространенных элемента ранней Вселенной) объединились и образовали первые звезды. К моменту, когда жизнь звезды подходит к концу, она способна генерировать уже более 100 элементов с примерно 2000 разновидностями изотопов.
На Земле в первые два миллиарда лет ее существования возникло «огромное разнообразие» видов минералов (к настоящему времени известно 5900 видов). Их химический состав становился все более сложным по мере того, как новые формы жизни выделяли кислород в атмосферу. Так, реакция железа с минералами на основе кислорода открыла новую эру в древней жизни и заложила основу для нашей собственной эволюции.
Сложность минералогии на земной поверхности еще больше возросла по мере того, как из одноклеточных сформировались многоклеточные организмы и возникли целые экосистемы. При этом широкий спектр образовавшихся минералов также влиял на ход эволюции и ее пути.
Ученые заключили, что эволюционирующие системы демонстрируют три общих признака. Они формируются из многочисленных компонентов, которые могут образовывать множество комбинаций, влияя друг на друга. Существуют процессы, которые генерируют множество различных конфигураций. Конфигурации предпочтительно выбираются на основе функций.
«Важным компонентом этого предлагаемого естественного закона является идея отбора по функции», – отметили авторы.
Среди трех основных типов функций ученые выделили статическую устойчивость (поддержание стабильных атомных и молекулярных структур), динамическую устойчивость (динамические системы, имеющие доступ к постоянным источникам энергии) и генерацию новизны (способность системы создавать новые формы), сообщает Proceedings of the National Academy of Sciences.
Другое исследование показало, что к эволюции способны не только живые, но и искусственные клетки. Синтетические клетки развивались, даже если у них удаляли все компоненты, кроме ключевых генов.