不只是生命会演化,科学家发现达尔文的演化论适用于宇宙万物

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本文来自微信公众号:SF 中文 (ID:kexuejiaodian),作者:SF,文:梅林

地球上纷繁多样的生命是怎么来的?想必很多人都会说“是由远古生物进化来的”。这么说确实有一定道理。1859 年,达尔文出版了《物种起源》一书,提出了他的演化论,来描述生命如何在地球上发展壮大的过程。简单来说,“物竞天择、适者生存”是一切生命运转的法则。然而,近期科学家发现,达尔文其实“错了”。

这里说达尔文“错了”并不是说,达尔文的演化论错了,而是说演化不仅适用于生命世界,还适用于宇宙万物。换句话说,演化论是整个宇宙运转的法则。

看到这,伙伴们可能会疑惑:生命为了生存发展,会产生各种变异,更适应环境的变异则被留存下来,这就是生命的演化。无生命的东西本就没有生命,无所谓生存,也能为了更好地“生存”而演化吗?又是什么给了它们这种“活下去”的意识?

无生命的物质也能演化?

达尔文的演化论主张“物竞天择、适者生存”。也就是说,物种演化的最终目标都是为了生存。

最近,多位科学家的研究拓展了演化论的适用范围。他们认为,无论系统是有生命的还是无生命的,如果产生了“变异”,而且系统能正常运转,它的功能也有所改善,那就可以说这个系统“进化”了,通过了“自然选择”。也就是说,宇宙中的万物,包括行星、恒星、原子、矿物都能演化,让自己更适应环境。

科学家把他们的新结论命名为“功能信息增加定律”(Law of Increasing Functional Information,以下简称定律),认为这个定律是宇宙中的“缺失的自然法则”。定律指出,宇宙中的自然系统会演化得更加模式化,更具多样性和复杂性。就像地球生命,也是从简单生命形式向复杂、多样的生命形式演化的。

类似于生物的演化要经过自然选择,定律指出,宇宙万物的演化也要经过“功能选择”。对于功能选择这个词,我们可能很陌生,也不好理解。如果把“生存”看作一种“功能”,那么生物演化其实就是生存这个功能对生物各种变异的选择。同样的道理,宇宙万物的演化就是某项功能对所有自然系统进行选择。

在这里,科学家认为,主要有 3 种基本功能,分别是稳定性、动态持久性和新颖性。稳定性是指构成物质的基本粒子的稳定排列,能让自然系统存在下去;具有持续能源供应的动态系统就是所谓的动态持久性;而新颖性顾名思义就是我们所说的“变异”,自然系统会产生新功能、新行为和新特征。

正是基于这些功能的选择,驱动了宇宙万物的演化、发展,造就了如今多样、复杂的宇宙。

“缺失的自然法则”真的适用于宇宙万物吗?

定律的提出是科学家基于理论分析,综合分析了前人的研究而归纳总结出的。也许有人会说,这样的理论会脱离实际吧,我们的宇宙真的是这样运转的吗。

我们可以看几个例子。首先说生命世界,无生命的分子以某种我们目前还不清楚的机制,合成了细胞,单细胞的生命集群生活,分化出组织和器官,形成多细胞生物。多细胞生物采用不同的演化路线,发展出营自养生活的植物、营异养生活的动物,以及腐生的真菌,这样地球生命就更多样了。

生命世界的演化自不必说,二三百年前,达尔文早就发现这样的规律了。那么非生命世界呢?满天繁星也是一样。科学家指出,早期的恒星只含有两种主要元素 —— 氢和氦,后来早期恒星就用氢和氦制造了大约 20 种更重的化学元素,逐渐演化出了下一代的恒星,下一代恒星又用这些元素制造了超过 100 种新的元素。恒星则更多样了。

由哈勃空间望远镜拍摄的天炉座的一小片星空照片。照片中的这些恒星可能是大爆炸后最早形成的一批恒星,它们只含有氢和氦。(图片来源:NASA)

恒星如此,恒星周围的行星也是如此。提到行星的演化,本质上就是矿物的演化。宇宙中最早的矿物就是 20 种源自大爆炸的元素,它们冷却、凝固并聚集了大气,逐渐形成行星。亿万年来,经过不断地冷凝、融化、结晶、分化、不同温度和压力的作用,以及生命活动的影响,由这 20 种矿物重新配置、组合,演化出了我们目前已知的接近 6000 种矿物。

元素周期表中的所有元素以及它们的同位素,都是经过矿物的演化而出现在宇宙中的。(图片来源:Pexels)

这一新理论的提出,既让我们了解了过去,也为未来的研究指明了更清晰的方向。美国西雅图系统生物学研究所的斯图尔特・考夫曼表示,这项新发现广泛的而有突破性,科学家们已经开始探讨宇宙演化的根本性问题,提出的新结论也并非空有其谈。

参考文献:

  • On the roles of function and selection in evolving systems | PNAS

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