¿Hay leyes evolutivas de la misma manera que hay leyes físicas?

8.25.2016 – “¿Hay leyes evolutivas de la misma manera que las leyes físicas?”

No hay leyes evolutivas como las ecuaciones de la física teórica.

¿Quiere decir si hay leyes evolutivas como las ecuaciones físicas de movimiento, ya sean relatividad clásica o cuántica o general? No, no hay nada que nos permita predecir el camino de la evolución con ese tipo de determinismo o precisión. De hecho, dado que la variación aleatoria y la selección adaptativa son el “mecanismo” de la evolución, esto garantiza que, aunque las especies y los ecosistemas están bien organizados en cualquier momento, su historia no es predecible. Es decir, si, por ejemplo, la Tierra ‘regresó’ al comienzo de la Era Cámbrica hace unos 550 millones de años, ‘nosotros’ podríamos no haber evolucionado como estamos, o en absoluto.

Una no ley: la ontogenia recapitula la filogenia.

Aquí hay un ejemplo de lo que se pensaba que era una ley en biología evolutiva. Hay una frase debida a Ernst Haeckel “la ontogenia recapitula la filogenia”. Significa que en su desarrollo un embrión pasa por etapas que recapitulan la evolución. Aquí hay una imagen de Wikipedia [1] (Por Romanes, GJ – Romanes, GJ (1892). Darwin y After Darwin. Open Court, Chicago., Public Domain, File: Haeckel drawings.jpg)

Haeckel propuso esto como su teoría de recapitulación. Sin embargo, es solo áspero y nada universal. No es una ley en el sentido de que convierte a la ontogenia en una función definida de la filogenia o viceversa.

Cualquier ley evolutiva estaría en un nivel muy general.

Sin embargo, la fórmula para el cambio evolutivo como “variación + selección” parece ser bastante universal. La aleatoriedad de la variación es una de las razones de la diferencia cualitativa entre la evolución de las especies y la “evolución” de un sistema dinámico. Otra razón es que las entidades físicas son como esencias: un electrón es como cualquier otro electrón (con el fin de explicar esto, el físico John A. Wheeler teorizó que solo hay un electrón en el universo pero se manifiesta como tantos). Por otro lado, los individuos de una especie no son idénticos; Incluso el ADN varía entre los individuos. Otra respuesta debido a Emily Czinege tiene una excelente información sobre esto: no tiene sentido repetir lo que dijo. Por lo tanto, volviendo al ejemplo sobre el camino de la evolución desde la Era Cámbrica, es posible que haya una ‘ley’ que da un número suficiente de planetas que sostienen la vida potencialmente avanzada, formas inteligentes de vida con cosas como el lenguaje, la razón , la ciencia, la tecnología y, por supuesto, la religión, deben evolucionar. Si esta es una proposición probabilística, entonces “debe” debe ser reemplazado por “seguramente”.

Pensamiento poblacional. Donde la física escribe leyes, la biología introduce conceptos.

Hay un gran libro Hacia una nueva filosofía de la biología de Ernst Mayr. Mayr enfatiza la variación dentro de las especies. Es decir, enfatiza lo que él llama pensamiento poblacional: cada cebra o secoya es diferente (frente al esencialismo de la física: si has visto un electrón, has visto todos los electrones). Mayr enfatizó la importancia de los conceptos en biología evolutiva. Lo que es una especie es una pregunta mucho más importante para la biología que lo que es un electrón para la física (en vista de la mecánica cuántica versus la teoría del campo cuántico, esta última afirmación no es del todo precisa). Mayr enfatiza que una cosa que retrasó el desarrollo de la teoría evolutiva después de Darwin fue la necesidad de un concepto de ‘especie’. Mayr argumenta que donde las leyes son importantes para la física, los conceptos son importantes en biología. No creo que eso sea todo lo que hay en biología, pero es un punto importante. Recomiendo el libro de Mayr si no lo has leído.

La asimetría entre evolución biológica y ley física.

La evolución biológica se trata de especies y otros grupos que cambian con el tiempo. Por otro lado, un electrón o protón no evoluciona (creemos). Las leyes de la física muestran cómo una partícula dada, digamos un electrón, se mueve en el espacio: las leyes definen su trayectoria. Si la biología es manzanas, la física es naranjas.

Restaurando la simetría

Pero, ¿qué pasa con el origen de la ley física? El origen del electrón. Sabemos muy poco sobre eso.

¿Cómo explicaríamos el origen de nuestras leyes físicas? Supongamos que tenemos la siguiente dinámica: una ecuación que expresa no la trayectoria de las partículas sino la trayectoria de las leyes físicas. Eso sería genial. Pero todavía dejaría la ecuación para la trayectoria de las leyes sin explicación.

Las explicaciones de algo mejor comienzan por no asumir la cosa. La explicación final de la ley física estaría en el vacío, en la nada. Considerando el vacío como algo simple en última instancia, su explicación sería una explicación definitiva.

Por supuesto, esto se está volviendo especulativo si queremos detalles. Pero estamos buscando entender.

¿Cómo podría originarse algo del vacío? Tendría que ser al azar. Habría variaciones aleatorias. Algunas de esas variaciones serían autoadaptadas (otras variaciones adaptativas tendrían que involucrar un entorno totalmente adaptado).

Si pudiéramos hacer algo así, la física comenzaría a parecerse a la biología. Pero aquí está lo interesante. La física de hoy es matemática en parte porque el cosmos ya posee forma. Pero ahora estamos hablando del origen de las formas físicas al igual que en biología hablamos del origen de las especies. Estamos hablando de forma de no forma. Bien puede ser que al hablar de esa proto física, parezca que no habrá forma matemática, al menos del tipo que usamos actualmente para describir la física.

Esto puede restaurar la simetría entre el pensamiento físico y biológico.

Fundación

Para una base de los pensamientos anteriores, vea mi ensayo (actualmente tosco) sobre La forma de ser [2].

Notas al pie

[1] Teoría de la recapitulación

[2] http://www.horizons-2000.org/1.% …

TL; DR: No, la evolución y las leyes de la física newtoniana no son lo mismo.

Entonces, la física, la física clásica, lo que nos dice cómo la Tierra girará alrededor del sol, nos permite poner en órbita satélites, o eso te permite, conscientemente o no, patear una pelota hacia una meta. Estos ejemplos de física clásica en acción son la base de nuestra comprensión empírica (también conocida como científica) del mundo que nos rodea.

La matemática es el lenguaje en el que se describe la física. La matemática de la física newtoniana clásica es sólida como una roca (¡recuerda que estamos ignorando la mecánica cuántica!). Si un objeto sólido se topa con otro objeto sólido dadas todas las demás variables pertinentes: fricción, velocidad, rotación, viento, etc., podemos calcular el resultado exacto de un sistema dado. Los experimentadores han demostrado esto de varias maneras desde que Newton describió las tres leyes de los movimientos en la década de 1660.

A continuación, hablemos de química. Pero, ahora tenemos que mirar la mecánica cuántica. Porque las reacciones moleculares dependen del giro de electrones y toneladas de otras cosas que me parecen extrañas y extrañas. Cosas que se sientan allí en el horizonte de mi comprensión. Aún así, utilizando estadísticas, podemos describir procesos químicos a escala macro con una precisión asombrosa.

¡Ahora llegamos a la biología!

La vida puede o no haber comenzado como una serie no dirigida de reacciones químicas. Nadie lo sabe realmente. Incluso la prueba experimental que mostró la generación espontánea de vida a partir de productos químicos inertes solo probaría que hay una forma de que la vida se forme espontáneamente. ¡Podría haber millones de formas para que la vida se desarrolle!

La evolución describe observaciones en el campo de la biología. Hay TONELADAS de observaciones que apoyan la evolución. ¿Quieres enlaces perdidos? Los arqueólogos tienen toneladas de ellos. ¿Quieres especies de transición? Ni siquiera necesitamos fósiles, hay especies de transición vivas hoy.

Pero, incluso con toda esta evidencia, la evolución sigue siendo solo una teoría. ¿Por qué? Bueno, una razón es que depende de reacciones químicas que la humanidad aún no comprende completamente. También depende de la generación de proteínas que todavía estamos descubriendo. Eso es solo dos razones. Hay mas.

Lo que estamos haciendo es mejorar. Los biólogos están profundizando en la vida del planeta tierra, catalogando, haciendo pruebas genómicas y analizando sus corazones. Los físicos están haciendo un trabajo fundamental que está desarrollando la comprensión de las humanidades del universo más allá de lo que podemos ver, oler o tocar. Y los químicos están mezclando pociones en sus laboratorios y observando de cerca a través de microscopios e instrumentos cada vez más impresionantes.

Entonces, ¿hay leyes en el campo de la ciencia evolutiva como las leyes físicas del movimiento? No, pero hay algunas pruebas muy convincentes junto con oportunidades para idiotas como nosotros para encontrar esas leyes … ¡o al menos contribuir al esfuerzo!

No.

La evolución está definitivamente sujeta a todo tipo de reglas. Pero no como las leyes físicas. Las leyes son declaraciones concisas sobre la naturaleza de una entidad o proceso en particular, acompañadas de matemáticas sólidas. La biología es más compleja que la física, ya que no se deja describir de manera tan eficiente.

No es que no haya ecuaciones en ciertos subcampos de la biología evolutiva. Aunque, en general, los biólogos no son exactamente conocidos por su profundo conocimiento de las matemáticas, varios subcampos tienen una cultura más matemática. La genética de poblaciones es principalmente ecuaciones, como lo es la ecología evolutiva. Describen muchas propiedades importantes de la evolución, pero nunca son lo suficientemente correctas como para ser llamadas una ley; Es más correcto llamar a modelos de ecuaciones biológicas. La razón es que nunca son verdaderas universalmente; siempre se basan en suposiciones estrictas que solo son algo ciertas en situaciones particulares y marcos de tiempo en la naturaleza. Se aplica el conocido aforismo: todos los modelos están equivocados, pero algunos son útiles.

Se han hecho intentos para parecerse más a la física. El teorema fundamental de Fisher de la selección natural es un ejemplo famoso. Es una idea importante de que la biodiversidad dentro de una población acelera la evolución. Pero no funciona como una ley cuantitativa. ¿Cómo se mide la “variación genética” o “aptitud”, cómo se delimita la “población” que está considerando, qué pasa con la epistasis, el dominio, etc. Siempre hay más cosas a considerar.

Uno de los principales problemas al lidiar con la evolución es que cambia. En física, puede estar seguro de que todos los átomos en la Tierra están unidos por las mismas fuerzas y están formados por las mismas partículas fundamentales. En biología, las partes fundamentales cambian por completo según el taxón que esté mirando y en qué período de tiempo. Todos los vertebrados tienen cuatro extremidades (o cero); Es casi imposible que las desviaciones evolucionen debido a limitaciones de desarrollo. Los insectos, por otro lado, tienen seis, y los arácnidos tienen ocho. Si vamos a estudiar la evolución de las estrategias de movimiento, los supuestos que tenemos que poner dependen del grupo de interés. Sin embargo, si estamos pensando en una escala de tiempo muy larga, los números de las extremidades pueden cambiar, de lo contrario no tendríamos estos grupos diferentes. Entonces, a diferencia de las leyes que siempre se mantienen, el modelo apropiado depende del contexto. Otro ejemplo que tendrá profundos efectos en todas las dinámicas evolutivas (no solo en algún rasgo específico como la estrategia de movimiento): el modo reproductivo. Algunos grupos se reproducen solo asexualmente, otros solo sexualmente y otros un poco de ambos, y los tres tipos existen con cientos de variantes leves. El modo reproductivo cambia la cantidad de variación genética y la forma en que se propaga significativamente, de modo que ninguna ley puede capturar con precisión la dinámica de la variación genética en general.

Para descubrir una ley fundamental de la evolución, tendríamos que trabajar en un nivel abstracto que en realidad no incluye ninguna propiedad especial de la vida, porque prácticamente todas las propiedades varían entre los grupos. Y esto significa eliminar muchas de las partes que realmente nos interesan. Dicho esto, existen abstracciones de esta forma, como el modelo de quasiespecies o el trabajo realizado en organismos digitales.

Tl; dr Debido a las cualidades inherentes no constantes y no universales de los organismos vivos, la biología solo tiene modelos, no leyes reales.

No soy un experto en evolución, pero una de las leyes evolutivas sobre las que leí que realmente me impresionó fue mencionada en los capítulos preliminares de la teoría de la selección de r / K en Socioiología de AO Wilson.

Es un resultado muy elegante. La selección r consiste en criar la mayor cantidad posible de descendientes. La mayoría de ellos serán comidos por los depredadores, pero sobrevivirán lo suficiente como para reproducir la próxima generación. La selección K invierte más en cada descendencia maximizando sus posibilidades de éxito.

Recientemente ha sido criticado porque la evidencia no puede ser verificada empíricamente. Pero es un buen ejemplo del tipo de ciencia dura que se puede hacer en biología evolutiva.