We weten inmiddels allemaal hoe evolutie werkt. Tenminste, de meesten van ons hebben een basisbegrip van hoe het werkt. Op het meest fundamentele niveau is evolutie verandering in de loop der tijd. Meer in het bijzonder gaat het om veranderingen binnen een biologische populatie gedurende opeenvolgende generaties.
Ultimately, biological complexity is one of the most important things to come out of evolution. Het begon eenvoudig. Toen muteerden de genen, de cellen gingen samenwerken met hun omgeving, de mitochondriën hielden op levende organismen te zijn en begonnen deel uit te maken van een cel en-Tada-complex leven.
Dus we weten waar de complexiteit en de diversiteit van het leven vandaan kwamen. We hebben olifanten, en slangen, HIV, en de tardigrade vanwege evolutie. Die theorie staat vast. Maar we weten niet waar het leven zelf vandaan kwam. We begrijpen het begin van het alles-abiogenese niet.
Abiogenese is het ontstaan van leven uit niet-levende materie. En het is al enige tijd een brandende vraag (al lang voordat Darwin met de Evolutietheorie kwam). Maar er ligt misschien een antwoord in het verschiet. En dit antwoord is verrassend eenvoudig: Leven is onvermijdelijk.
Advertentie
Advertentie
In een aantal papers hebben natuurkundigen betoogd dat het ontstaan van leven een kwestie van onvermijdelijkheid is, en zij hebben een degelijke formule om hun beweringen te ondersteunen. De nieuwe(re) modellen die de natuurkundigen hebben bedacht zijn geformuleerd op basis van eerder gevestigde theorieën in de natuurkunde, en zij concluderen dat materie zich in het algemeen zal ontwikkelen tot systemen die, wanneer zij worden “aangedreven door een externe energiebron” en “omgeven door een warmtebad”, steeds efficiënter worden in het afvoeren van energie.
Dit klinkt een beetje lastig, dus laten we het uit elkaar halen.
Om de theorie te begrijpen, moet je de tweede wet van de thermodynamica begrijpen, ook bekend als de wet van de toenemende entropie of de “pijl van de tijd”. De tweede wet zegt: “De entropie van een geïsoleerd systeem dat niet in evenwicht is, zal de neiging hebben om in de loop van de tijd toe te nemen, waarbij een maximumwaarde bij evenwicht wordt benaderd.”
Om het heel simpel te zeggen, entropie betekent dat dingen uit elkaar vallen. Hete dingen koelen af, gas gaat diffunderen door de lucht, een huis brokkelt af maar er komt niet onmiddellijk een nieuwe keuken bij. Dus, zoals eerder gezegd, dingen vallen uit elkaar; ze verspreiden zich; energie heeft de neiging zich te verspreiden naarmate de tijd vordert. Entropie is in feite een maat voor deze tendens.
Advertentie
Advertentie
Het is meten hoe verspreid de energie is onder de deeltjes in een systeem, en hoe diffuus die deeltjes zijn door de ruimte.
We weten dat de entropie over het geheel genomen altijd toeneemt (dat dingen zich uit elkaar verspreiden) vanwege een eenvoudige kwestie van waarschijnlijkheid: Er zijn meer manieren waarop energie kan worden verspreid dan waarop energie kan worden geconcentreerd. Dus, als deeltjes in een systeem bewegen en op elkaar inwerken, zullen zij, door puur toeval, de neiging hebben om configuraties aan te nemen waarin de energie wordt verspreid.
Dit is waar de formule om de hoek komt kijken. MIT-fysicus Jeremy England legt uit: “We kunnen heel eenvoudig uit de formule laten zien dat de meest waarschijnlijke evolutionaire uitkomsten degenen zullen zijn die meer energie van de externe aandrijvingen van de omgeving hebben geabsorbeerd en afgevoerd op weg daarheen.”
Dit betekent dat klompen atomen, omgeven door een bad met een bepaalde temperatuur, zoals de atmosfeer of de oceaan, in de loop van de tijd de neiging moeten hebben om zich zo te rangschikken dat ze steeds beter resoneren met de bronnen van mechanisch, elektromagnetisch of chemisch werk in hun omgeving.”
Advertentie
Advertentie
Zelfreplicatie (of reproductie, in biologische termen), het proces dat de evolutie van het leven op aarde aandrijft, is zo’n mechanisme waarmee een systeem in de loop van de tijd een toenemende hoeveelheid energie zou kunnen afvoeren. Zoals England het formuleerde: “Een geweldige manier om meer te verspillen is meer kopieën van jezelf te maken.”
Sommigen zouden aanvoeren dat er geen principe is dat entropie efficiënt moet zijn. Toch is er op dit gebied al werk verricht. Ilya Prigogine, een vooraanstaande Belgische fysisch chemicus die bekend is om zijn werk over dissipatieve structuren, heeft opgemerkt dat onder een veralgemeend chemisch potentieel, we zien dat materiaal zichzelf organiseert in systemen die de dissipatie van dat potentieel vergroten.
Bovendien stelt Karo Michaelian, van de afdeling Experimentele Fysica van UNAM, in een artikel: “RNA en DNA zijn de meest efficiënte van alle bekende moleculen voor het absorberen van het intense ultraviolette licht dat door de dichte vroege atmosfeer drong en zijn opmerkelijk snel in het omzetten van dit licht in warmte in de aanwezigheid van vloeibaar water. Vanuit dit perspectief kunnen de oorsprong en de evolutie van het leven, onlosmakelijk verbonden met water en de watercyclus, worden begrepen als het resultaat van de natuurlijke thermodynamische noodzaak om de entropie-productie van de Aarde te verhogen in haar interactie met haar zonne-omgeving.”
Notably, at this point, the ideas are highly speculative. Lees echter niet de laatste zin en neem aan dat dit betekent dat de ideeën onwetenschappelijk of ongefundeerd zijn (lees de gelinkte artikelen voor meer informatie over deze theorieën). Bovendien worden de theoretische resultaten (tot nu toe) als geldig beschouwd. De interpretatie is waar sommigen de speculatie nogal hoog vinden oplopen (de interpretatie is de bewering dat zijn formule de drijvende kracht achter de vorming van het leven vertegenwoordigt). Toch zijn er al ideeën over hoe we dit in een laboratorium zouden kunnen testen.
Advertentie
Advertentie
U kunt de formule hier bekijken, of meer te weten komen over deze ideeën in de video hieronder:
Daarnaast zou u een paar ogenblikken van uw dag moeten nemen om Michaelian’s onderzoek door te nemen door hier te klikken.
Als lezer van Futurism nodigen wij u uit om lid te worden van de Singularity Global Community, het forum van ons moederbedrijf waar futuristische wetenschap &technologie kan worden besproken met gelijkgestemde mensen van over de hele wereld. Het is gratis om lid te worden, meld je nu aan!