La vita evolve in tutto l’Universo a partire dai singoli atomi

Roma – L’evoluzione non è limitata alla vita sulla Terra, ma si verifica anche in altri sistemi massicciamente complessi, dai pianeti e dalle stelle agli atomi, ai minerali e altro ancora. Lo dimostra uno studio realizzato da un gruppo di nove membri, scienziati di spicco della Carnegie Institution for Science, del California Institute of Technology e della Cornell University, e filosofi dell’Università del Colorado, finanziato dalla John Templeton Foundation, pubblicato oggi nei prestigiosi Proceedings of the National Academy of Sciences. La ricerca descrive “una legge della natura mancante”, riconoscendo per la prima volta un’importante norma nel funzionamento del mondo naturale. In sostanza, la nuova legge afferma che i sistemi naturali complessi si evolvono verso stati di maggiore strutturazione, diversità e complessità. Le leggi macroscopiche della natura descrivono e spiegano i fenomeni che si verificano quotidianamente nel mondo naturale. Le leggi naturali relative alle forze e al movimento, alla gravità, all’elettromagnetismo e all’energia, ad esempio, sono state descritte più di centocinquanta anni fa. Il nuovo lavoro presenta un’aggiunta moderna: una legge macroscopica che riconosce l’evoluzione come una caratteristica comune dei sistemi complessi del mondo naturale, che sono formati da molti componenti diversi, come atomi, molecole o cellule, che possono essere disposti e riorganizzati ripetutamente. Sono soggetti a processi naturali che causano la formazione di innumerevoli disposizioni diverse. Solo una piccola parte di tutte queste configurazioni sopravvive in un processo chiamato “selezione per funzione”. Indipendentemente dal fatto che il sistema sia vivente o non vivente, quando una nuova conformazione opera bene e la funzione migliora, si verifica l’evoluzione. La “Legge dell’aumento dell’informazione funzionale” degli autori afferma che il sistema si evolverà se molte configurazioni diverse del sistema subiranno una selezione per una o più funzioni”. “Una componente importante di questa possibile legge naturale è l’idea di “selezione per funzione”, ha spiegato Michael L. Wong, l’astrobiologo della Carnegie e primo autore dello studio. Nel caso della biologia, Darwin equiparava la funzione principalmente alla sopravvivenza, ovvero alla capacità di vivere abbastanza a lungo da produrre prole fertile. Il nuovo studio amplia questa prospettiva, notando che in natura esistono almeno tre tipi di funzioni. La funzione più elementare è la stabilità: gli assetti stabili di atomi o molecole sono scelti per continuare. Vengono scelti, in secondo luogo, per persistere anche i sistemi dinamici con continui rifornimenti di energia. La terza e più interessante funzione è la novità, ovvero la tendenza dei sistemi in evoluzione a esplorare nuove configurazioni che a volte portano a nuovi comportamenti o caratteristiche sorprendenti. La storia evolutiva della vita è ricca di novità: la fotosintesi si è evoluta quando singole cellule hanno imparato a sfruttare l’energia luminosa, la vita multicellulare si è evoluta quando le cellule hanno imparato a cooperare e le specie si sono evolute grazie a nuovi comportamenti vantaggiosi come nuotare, camminare, volare e pensare. Lo stesso tipo di evoluzione avviene nel regno minerale. I primi minerali rappresentano disposizioni particolarmente stabili di atomi. Questi minerali primordiali hanno fornito le basi per le successive generazioni di minerali, che hanno partecipato alle origini della vita. L’evoluzione della vita e dei minerali è intrecciata, poiché la vita utilizza i minerali per i gusci, i denti e le ossa. Infatti, i minerali della Terra, circa una ventina agli albori del nostro Sistema Solare, sono oggi quasi 6.000 grazie a processi fisici, chimici e infine biologici sempre più complessi nel corso di 4,5 miliardi di anni. Nel caso delle stelle, lo studio ha rilevato che solo due elementi principali, l’idrogeno e l’elio, hanno formato le prime stelle poco dopo il big bang. Le prime stelle hanno utilizzato l’idrogeno e l’elio per produrre circa venti elementi chimici più pesanti. La generazione successiva di stelle si è basata su questa diversità per produrre quasi altri cento elementi. “Charles Darwin ha articolato in modo eloquente il modo in cui piante e animali si evolvono per selezione naturale, con molte variazioni e tratti di individui e molte configurazioni diverse”, ha affermato Robert M. Hazen, della Carnegie Science, coautore, e leader della ricerca. “Noi sosteniamo che la teoria darwiniana è solo un caso molto speciale e importante all’interno di un fenomeno naturale molto più ampio; la nozione che la selezione per funzione guida l’evoluzione si applica ugualmente alle stelle, agli atomi, ai minerali e a molte altre situazioni concettualmente equivalenti in cui molte configurazioni sono sottoposte a una pressione selettiva”, ha proseguito Hazen. “In questo nuovo lavoro, consideriamo l’evoluzione nel senso più ampio del termine, ovvero il cambiamento nel tempo, che sostituisce l’evoluzione darwiniana basata sui particolari della discendenza con modificazioni”, ha spiegato Wong. “L’universo genera nuove combinazioni di atomi, molecole, cellule, e altro; le combinazioni stabili e in grado di ricreare ulteriori novità continueranno a evolversi; questo che rende la vita l’esempio più eclatante di evoluzione, ma l’evoluzione è ovunque”, ha sottolineato Wong. La vita condivide alcune equivalenze concettuali con altri sistemi evolutivi complessi, ma gli autori indicano una direzione di ricerca futura, chiedendosi se ci sia qualcosa di distinto nel modo in cui la vita elabora le informazioni sulla funzionalità. (30Science.com)