EVOLUÇÃO EM SISTEMAS COMPLEXOS - Descoberta a ‘Lei da Natureza’ que descreve a maneira como todas as coisas evoluem

Sistemas complexos e em evolução abundam no nosso Universo, mesmo para além dos domínios da biologia. Do crescimento das estrelas à química pré-biótica, diversas misturas de materiais podem muitas vezes ser moldadas em formas muito mais complexas.No entanto, ao contrário de outros fenómenos físicos, a sua natureza mutável ainda não foi representada por uma lei discreta.

Isto é de acordo com uma equipe americana de astrobiólogos, filósofos, um mineralogista, um físico teórico e um cientista de dados que descrevem a “lei que falta” na natureza em um novo e intrigante artigo revisado por pares.

“Dada a onipresença dos sistemas em evolução no mundo natural, parece estranho que uma ou mais leis que descrevem os seus comportamentos não tenham surgido mais rapidamente”, escrevem os autores.

A própria “lei do aumento da informação funcional” da equipe diz que a evolução em todas as suas formas leva inevitavelmente a mais padronização, diversidade e complexidade em sistemas naturais complexos.

A evolução certamente não é exclusiva da biosfera da Terra; ocorre em outros sistemas extremamente complexos, como nosso Sistema Solar, estrelas, átomos e minerais.

“O Universo gera novas combinações de átomos, moléculas, células, etc”, diz o primeiro autor do estudo, o astrobiólogo Michael Wong, do Carnegie Institution for Science, em Washington, DC.

“Essas combinações que são estáveis ​​e podem gerar ainda mais novidades continuarão a evoluir. Isto é o que torna a vida o exemplo mais marcante de evolução, mas a evolução está em toda parte.”

O artigo descreve como apenas o hidrogênio e o hélio – os dois elementos mais abundantes na altura do Big Bang – se uniram para formar as primeiras estrelas. Quando uma estrela chega ao fim da sua vida, ela pode gerar mais de 100 elementos com cerca de 2.000 variedades de isótopos.

Na Terra, uma enorme diversidade de “espécies” minerais foi criada a partir de origens simples, à medida que o planeta se formou há 4,55 a 2,5 mil milhões de anos. Existem agora mais de 5.900 espécies minerais conhecidas na Terra, que se tornaram cada vez mais complexas quimicamente à medida que formas emergentes de vida liberavam oxigênio na atmosfera.

A reação do ferro com minerais à base de oxigênio inaugurou uma nova era na vida antiga e lançou as bases para a nossa própria evolução em conjunto com outros minerais.

A complexidade da mineralogia da superfície da Terra cresceu ainda mais à medida que a vida evoluiu de organismos unicelulares para multicelulares e os ecossistemas se formaram. A ampla gama de minerais que se formaram mudou o curso da evolução e suas opções.

Os sistemas biológicos e minerais interagem continuamente para influenciar a diversidade uns dos outros, e a vida como a conhecemos é o resultado dessa interação.

“Esses sistemas em evolução parecem ser conceitualmente equivalentes, pois apresentam três atributos notáveis”, escrevem os autores.

“1) Eles se formam a partir de numerosos componentes que têm o potencial de adotar combinatorialmente um grande número de configurações diferentes; 2) existem processos que geram inúmeras configurações diferentes; e 3) as configurações são preferencialmente selecionadas com base na função.”

Então, existe algo na forma como a informação pode ser transferida que explica as características partilhadas de sistemas em evolução aparentemente diversos? Poderia haver uma base universal para a seleção? A equipe acha que ambas as respostas são sim.

“Um componente importante desta proposta de lei natural é a ideia de ‘seleção para função’”, diz Wong.

De acordo com Darwin, a função primária de um organismo no contexto da biologia é garantir a sua própria sobrevivência durante tempo suficiente para se reproduzir com sucesso. A equipe afirma que esta nova proposta amplia nossa compreensão ao apontar a existência de três tipos distintos de funções no mundo natural.

A função mais fundamental poderíamos chamar de “persistência estática” – manutenção de arranjos atômicos ou moleculares estáveis.

A ‘persistência dinâmica’ descreve como os sistemas que são dinâmicos e têm acesso a fontes constantes de energia também têm maior probabilidade de resistir.

E, por último, “geração de novidades” refere-se à propensão dos sistemas em evolução para gerar novas configurações, que podem resultar em novos comportamentos ou características surpreendentes.

Wong e sua equipe apontam que as leis físicas do movimento, da gravidade, do eletromagnetismo e da termodinâmica governam as funções dos sistemas naturais macroscópicos no espaço e no tempo. Portanto, faz sentido que tenhamos uma lei da natureza para a evolução.

“Uma trajetória assimétrica baseada na funcionalidade pode parecer antitética à análise científica”, conclui a equipe.

“No entanto, conjecturamos que a seleção baseada na persistência estática, na persistência dinâmica e na geração de novidades é um processo universal que resulta em sistemas com maior informação funcional.”

O estudo foi publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences.

Por Rebecca Dyer
Publicado no ScienceAlert