Selon une équipe composée de scientifiques et de philosophes, la théorie de l’évolution formulée par Charles Darwin au 19e siècle n’est qu’un « cas particulier » d’une loi de la nature qui engloberait le vivant mais aussi les minéraux, les planètes et les étoiles.
Et si l’évolution ne se limitait pas à la vie sur Terre ? C’est ce que suggère une équipe de neuf scientifiques et philosophes américains dirigés par la Carnegie Institution for Science, à travers un nouvel article publié dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (16 octobre 2023).
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L’article désigne une « loi de l’augmentation de l’information fonctionnelle », selon laquelle tous les « systèmes naturels complexes » – qu’il s’agisse de la vie sur Terre ou des atomes, des minéraux, des planètes et des étoiles – évoluent vers des états « plus structurés, plus diversifiés et plus complexes. De même que pour les mutations se produisant dans les systèmes biologiques au niveau cellulaire, ces différents systèmes, y compris ceux considérés comme non-vivants, sont faits de briques de base (building bloks) en interaction
La nouvelle loi proposée, intitulée « law of increasing functional information, » suggère que tous les systèmes évolutifs, biologiques ou non biologiques, évoluent avec le temps vers une diversité et une complexité accrues. Les résultats de cette évolution, tous différents, sont mis en concurrence. Les plus divers et les plus complexes sont sélectionnés par l’évolution comme les mieux à même de répondre aux besoins d’adaptation dans un monde dont la complexité évolue toujours davantage.
Ainsi les premières étoiles peu après le Big Bang, ne comportaient que deux éléments, l’hydrogene et l’hélium. Mais le cheudron de la fusion thermonucléaire se produisant dans leur cœur, elles firent apparaître 20 éléments plus légers, comme le carbone, l’azote et l’oxygène qui furent projetés dans l’espace quand elles explosèrent en fin de vie. Il en résultat de nouvelles générations d’étoiles de plus en plus complexes, jusqu’à celles d’aujourd’hui qui comportent plus de 100 éléments chimiques.
Sur Terre et sans doute ailleurs dans l’univers des formes de vie de plus en plus complexes se sont formées à partir de ces éléments.
Références
On the roles of function and selection in evolving systems
Michael L. Wong https://orcid.org/0000-0001-8212-3036, Carol E. Cleland https://orcid.org/0000-0002-8703-7580, Daniel Arend Jr., +5, and Robert M. Hazen https://orcid.org/0000-0003-4163-8644 rhazen@carnegiescience.edu
Contributed by Jonathan I. Lunine; received July 8, 2023; accepted September 10, 2023; reviewed by David Deamer, Andrea Roli, and Corday Seldon
October 16, 2023
120 (43) e2310223120
https://doi.org/10.1073/pnas.2310223120
- Significance
The universe is replete with complex evolving systems, but the existing macroscopic physical laws do not seem to adequately describe these systems. Recognizing that the identification of conceptual equivalencies among disparate phenomena were foundational to developing previous laws of nature, we approach a potential “missing law” by looking for equivalencies among evolving systems. We suggest that all evolving systems—including but not limited to life—are composed of diverse components that can combine into configurational states that are then selected for or against based on function. We then identify the fundamental sources of selection—static persistence, dynamic persistence, and novelty generation—and propose a time-asymmetric law that states that the functional information of a system will increase over time when subjected to selection for function(s).
Abstract
Physical laws—such as the laws of motion, gravity, electromagnetism, and thermodynamics—codify the general behavior of varied macroscopic natural systems across space and time. We propose that an additional, hitherto-unarticulated law is required to characterize familiar macroscopic phenomena of our complex, evolving universe. An important feature of the classical laws of physics is the conceptual equivalence of specific characteristics shared by an extensive, seemingly diverse body of natural phenomena. Identifying potential equivalencies among disparate phenomena—for example, falling apples and orbiting moons or hot objects and compressed springs—has been instrumental in advancing the scientific understanding of our world through the articulation of laws of nature. A pervasive wonder of the natural world is the evolution of varied systems, including stars, minerals, atmospheres, and life. These evolving systems appear to be conceptually equivalent in that they display three notable attributes: 1) They form from numerous components that have the potential to adopt combinatorially vast numbers of different configurations; 2) processes exist that generate numerous different configurations; and 3) configurations are preferentially selected based on function. We identify universal concepts of selection—static persistence, dynamic persistence, and novelty generation—that underpin function and drive systems to evolve through the exchange of information between the environment and the system. Accordingly, we propose a “law of increasing functional information”: The functional information of a system will increase (i.e., the system will evolve) if many different configurations of the system undergo selection for one or more functions.
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