发现描述万物进化方式的缺失“自然法则”

复杂的、不断发展的系统在我们的宇宙中比比皆是，甚至超出了生物学领域。从恒星的生长到益生元化学，各种材料混合物通常可以塑造成更复杂的形式。

然而，与其他许多其他物理现象不同，它们不断变化的本质尚未由离散定律来表示。

这是根据一个由天体生物学家、哲学家、矿物学家、理论物理学家和数据科学家组成的美国团队的说法，他们在一篇有趣的新同行评审论文中描述了自然界的“缺失法则”。

“鉴于自然界中无处不在的进化系统，描述其行为的一个或多个定律没有更快地出现似乎很奇怪，”作者说。写.

该团队自己的“功能信息增加定律”表明，各种形式的进化不可避免地导致自然复杂系统中更多的模式化，多样性和复杂性。

进化当然不是地球生物圈所独有的;它发生在其他极其复杂的系统中，例如我们的太阳系,星星、原子和矿物。

“宇宙产生了原子、分子、细胞等的新组合，”说该研究的第一作者，来自华盛顿特区卡内基科学研究所的天体生物学家Michael Wong。

“那些稳定并可以继续产生更多新颖性的组合将继续发展。这就是使生命成为进化最引人注目的例子的原因，但进化无处不在。

这篇论文描述了氢和氦——当时最丰富的两种元素——大爆炸– 合并形成第一颗恒星。当一颗恒星达到其生命的尽头时，它可以产生100多种元素和大约2000种同位素。

在地球上，矿物“物种”的巨大多样性是从简单的开始创造的，因为行星形成横4.55至25亿年前.现在地球上有超过5,900种已知的矿物物种，随着化学变得越来越复杂，因为新兴形式的人生将氧气释放到大气中。

铁与氧基矿物质的反应开创了古代生命的新时代，并为我们与其他矿物的进化奠定了基础。

随着生命从单细胞进化到多细胞生物和生态系统的形成，地球表面矿物学的复杂性进一步增加。形成的各种矿物改变了进化过程及其选择。

生物和矿物系统不断相互作用以影响彼此的多样性，我们所知道的生命就是这种相互作用的结果。

“这些不断发展的系统在概念上似乎是等效的，因为它们显示出三个值得注意的属性，”作者说。写.

“1）它们由许多组件组成，这些组件有可能组合大量不同的配置;2）存在产生大量不同配置的过程;3）根据功能优先选择配置。

那么，信息传输的方式中是否有一些东西可以解释看似多样化的进化系统的共同特征？选择是否有普遍的基础？该团队认为这两个答案都是肯定的。

“这个拟议的自然法则的一个重要组成部分是'功能选择'的思想，”说议员。

根据达尔文的说法，生物体在生物学背景下的主要功能是确保其自身存活足够长的时间以成功繁殖。该团队表示，这项新提议通过指出自然界中存在三种不同类型的功能来拓宽我们的理解。

我们可以称之为“静态持久性”的最基本功能——维持稳定的原子或分子排列。

“动态持久性”描述了动态且能够获得恒定能源的系统也更有可能持久。

最后，“新奇生成”是指不断发展的系统产生新配置的倾向，这可能导致令人惊讶的新行为或特征。

Wong和团队指出，物理定律运动,重力,电磁和热力学控制宏观自然系统跨越空间和时间的功能。因此，我们应该有一个进化的自然法则是有道理的。

“基于功能的不对称轨迹似乎与科学分析背道而驰，”该团队总结.

“尽管如此，我们推测，基于静态持久性，动态持久性和新颖性生成的选择是一个通用过程，导致系统具有增加的功能信息。

该研究已发表在美国国家科学院院刊.

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