Es wird als „eine kühne und bahnbrechende neue Theorie von allem“ bezeichnet. Ist es ein neues Paradigma? Oder ist es eine falsche Behauptung?

Diese universelle Theorie, die Physik und biologische Selektion zu vereinen versucht, sorgte in der akademischen Gemeinschaft sofort nach ihrem Erscheinen in der Zeitschrift Nature für Aufsehen. Manche betrachten es als einen innovativen, einheitlichen Rahmen, andere sehen darin ein Missverständnis und eine Übertreibung des bestehenden Wissens. Auf welcher Seite stehst du?

Geschrieben von | Xiaoye

Was machen Wissenschaftler? Lüfte die Geheimnisse des Lebens auf der Erde, erforsche die Entwicklung des Sternenstaubs am Himmel, entschlüssele die Prinzipien aller Dinge ... Wie wir alle wissen, suchen Physiker seit Beginn des letzten Jahrhunderts nach der Möglichkeit, alle physikalischen Ereignisse im Universum mit einfachen Theorien zu beschreiben.

Hundert Jahre später veröffentlichen Wissenschaftler weiterhin mutig neue Theorien. So wurden kürzlich zwei theoretische Artikel in Nature und Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht. Ersteres versuchte, einen theoretischen Rahmen zur Vereinigung von Biologie und Physik zu schaffen, löste aber auch große Kontroversen aus. Letzterer verkündete die Entdeckung eines „fehlenden“ Naturgesetzes, das evolutionäre Systeme erklären kann, und schien bei seinen Kollegen mehr Anerkennung zu finden.

Montage: Der Prozess der Montage von Nicht-Leben zu Leben

Lee Cronin, Chemiker an der Universität Glasgow in Schottland, hat lange über eine Frage nachgedacht: Warum schafft die Natur angesichts der unzähligen Möglichkeiten, Atome zu kombinieren, manche Moleküle und andere nicht? Zur gleichen Zeit dachte auf der anderen Seite der Erde Sara Walker, Astrobiologin und theoretische Physikerin an der Arizona State University in den USA, über den Ursprung des Lebens nach. Dieses Problem ähnelt der Entstehung komplexer Moleküle, da die in lebenden Organismen aktiven, extrem komplexen Moleküle nicht zufällig sind. Sie spekuliert, dass es etwas gegeben haben muss, das den biologischen Prozess gelenkt hat, bevor Darwins Theorie der natürlichen Selektion die Oberhand gewann. [1]

Die beiden Wissenschaftler lernten sich 2012 bei einem Astrobiologie-Workshop der NASA kennen. Während des Treffens diskutierten die beiden verschiedene Themen wie Informationstheorie, Leben und den Bau autonomer Replikatoren. Die beiden Personen mit ähnlichen Interessen gründeten daraufhin eine Forschungsgruppe und leiteten das Team bei der eingehenden Erforschung komplexer Organismen, insbesondere des Mechanismus der Entstehung komplexen Lebens, wobei sie versuchten, eine in sich schlüssige Theorie zu entwickeln, die präzise mathematische Beschreibungen liefern kann. Dies ist eine sehr klassische Denkweise theoretischer Physiker. [1]

Im Jahr 2021 veröffentlichte das Team einen Artikel in der Zeitschrift Nature Communications, in dem es die Assembly-Theorie erstmals formell vorschlug [2]. Die Autoren gehen von der Hypothese aus, dass der Unterschied zwischen lebenden und nicht lebenden Systemen darin besteht, dass erstere komplexe Moleküle in Mengen und Häufigkeiten produzieren können, die letztere nicht erreichen können. Komplexe Moleküle bestehen aus vielen einfachen Molekülen, die wie Bausteine ​​durch biochemische Reaktionen Schritt für Schritt zusammengesetzt werden. Die Autoren schlussfolgern daraus, dass es eine Mindestanzahl von Montageschritten geben sollte, um ein bestimmtes komplexes chemisches Molekül zu konstruieren, die als ausreichende Schwelle für die Entstehung von Leben dient – ​​das ist der von den Autoren definierte Montageindex. Umgekehrt stecken hinter jedem chemischen Molekül, dessen Komplexität diesen Schwellenwert überschreitet, Leben oder lebensähnliche Prozesse. Es ist ersichtlich, dass die ursprüngliche Absicht dieser Theorie darin besteht, eine Reihe theoretischer Paradigmen und Messmethoden bereitzustellen, um aus biochemischer Sicht neue biologische Merkmale festzulegen und so den Menschen bei der Beurteilung zu helfen, ob es sich bei den bei der Suche nach außerirdischem Leben gefundenen Spuren um Lebensphänomene handelt oder diese zumindest den bekannten Lebensprozessen auf der Erde ähneln. [3]

Zwei Jahre später erweiterten die Forscher die Assembly-Theorie weiter und veröffentlichten im Oktober dieses Jahres einen Artikel mit dem Titel „Assembly theory explaines and quantifies selection and evolution“ in der Zeitschrift Nature[4]. In den eigenen Worten des Autors stellt die weiterentwickelte Assemblierungstheorie immer die Chemie in den Mittelpunkt und „bietet einen einheitlichen Rahmen über Physik und Biologie hinweg, um die natürliche Selektion zu beschreiben und die Evolution zu verstehen.“ Auf dieser Grundlage erstellte das Team einen neuen Satz von Assembly-Universum-Ansichten, einschließlich einer verschachtelten hierarchischen Struktur aus vier verschiedenen „Universum“-Konzepten:

Schematische Darstellung der Struktur des „Universums“ im vom Autor auf arxiv.org veröffentlichten Vorabdruck-Manuskript. Quelle: arxiv.org

Das erste und größte ist das Assembly-Universum, in dem alle Permutationen der grundlegenden Bausteine ​​zulässig sind. Das zweite ist das Assembly Possible-Universum, in dem die Gesetze der Physik diesen Kombinationen Beschränkungen auferlegen, sodass nur einige Objekte möglich sind. Das Assembly Contingent Universe reduziert dann die große Menge physikalisch zulässiger Objekte, indem es diejenigen auswählt, die tatsächlich entlang möglicher Pfade zusammengesetzt werden können. Das vierte Universum ist die beobachtete Assemblierung, die nur jene Assemblierungsprozesse umfasst, die die spezifischen Objekte erzeugen, die wir tatsächlich sehen.

Um zu verstehen, wie der Montageprozess im konzeptionellen Universum des Autors funktioniert, führt der Autor die darwinistische Evolution als Trennlinie ein. Bevor die darwinistische Evolution ins Spiel kommen kann, müssen aus dem Universum der möglichen Assemblierungen mehrere Kopien von Objekten mit hohen Assemblierungsindizes ausgewählt werden. Gewöhnliche chemische Reaktionen „wählen“ bestimmte Produkte aus allen möglichen Anordnungen aus, weil sie schneller reagieren. Bestimmte Bedingungen in präbiotischen Umgebungen hätten den Pool molekularer Vorläufer, aus denen das Leben besteht, im Universum auf mögliche Entstehung geprüft, und diese präbiotischen Umweltpräferenzen sind in den heutigen biologischen Molekülen gespeichert: Moleküle kodieren ihre eigene Geschichte. Später, als die darwinistische Evolution und die natürliche Selektion die Oberhand gewannen, tendierte das Leben dazu, diejenigen Wesen auszuwählen, die sich besser reproduzieren konnten. Dabei wird die Kodierung der Geschichte immer aussagekräftiger, weshalb Wissenschaftler aus den Molekülstrukturen von Proteinen und DNA Rückschlüsse auf die evolutionären Beziehungen von Organismen ziehen können. [3, 4]

Als nächstes ist es wichtig, eine Reihe mathematischer Gleichungen für genaue Messungen aufzustellen. Basierend auf dem im 21 Jahre alten Artikel vorgeschlagenen Assemblierungsindex hat das Team in dem neuen Artikel auch eine weitere Variable erstellt: die Häufigkeit oder Kopienzahl eines bestimmten Objekts. Cronin sagt, dass diese Variable entscheidend ist: „Komplexe Objekte mit ähnlichen Kopienzahlen sind ein absoluter Goldwertmarker für die Selektion.“ Je komplexer ein Objekt ist, desto unwahrscheinlicher ist es, dass ähnliche Kopien ohne die informationsgesteuerten Mechanismen existieren, die sie erstellt haben. Aus diesem Grund werden komplexe Objekte nicht zufällig generiert, sondern durch Selektion vermittelt und durch ihre Entstehungsgeschichte definiert [3]. Je mehr Schritte ein Objekt benötigt, um zusammengesetzt zu werden, desto mehr natürliche Selektion muss es durchlaufen, um zu entstehen. Durch die Kombination des Assembly-Index und der Kopienzahl erhält man daher eine Gleichung, die den zum Generieren einer Objektsammlung erforderlichen Auswahlumfang bestimmt. Mit anderen Worten: Der Übergang von keiner Selektion zu Selektion, wie etwa der kritische Moment des Übergangs von unbelebter Materie zu Leben, der den Pfad in der Anordnung auf eine mathematisch definierbare Weise ändert, kann in dieser Gleichung widergespiegelt werden. Im Wesentlichen sind Objekte mit sowohl einem hohen Assemblierungsindex als auch einer hohen Kopienzahl ein Beweis dafür, dass eine Selektion am Werk ist[5].

Schematische Darstellung der Beziehung zwischen Evolution, Selektion und Kopienzahl im Assemblierungsraum, dargestellt im Vorabdruck des Artikels. Quelle: arxiv.org

Natürlich ist auch die experimentelle Überprüfung der Wirksamkeit der Theorie ein unverzichtbarer und wichtiger Bestandteil. Die Forscher sagen, dass sie mithilfe dieser Theorie die Selektion und Evolution in Systemen wie Diethylphthalat, kurzen Peptiden und Zellstrukturen quantifizieren können. Obwohl die Theorie auf der beobachtbaren molekularen Ebene entwickelt wurde, verfügt sie über das Potenzial, in einer größeren Bandbreite von Modellen eingesetzt zu werden, um die Evolution aller Arten von Komplexität zu simulieren, nicht nur komplexes Leben, sondern auch Sprache und Technologie. [3]

Diese „ehrgeizige Arbeit“, die versucht, komplexe Lebens- und Nichtlebensprozesse zu vereinen, stieß nach ihrer Veröffentlichung in einer führenden Fachzeitschrift auf recht gemischte Reaktionen. Einerseits veröffentlichte Nature auch einen Kommentarartikel von George Ellis, einem Wissenschaftler für komplexe Systeme an der Universität von Kapstadt in Südafrika [5], der unterstützt, dass die Assemblierungstheorie ein universeller Rahmen ist, der Physik und biologische Selektion vereint, aber wie man sie auf komplexe Umgebungen anwenden kann, beispielsweise um die Entstehung biologischer Hierarchien zu erklären, bedarf weiterer Forschung. Auch die wissenschaftlichen Medien lobten die Assemblierungstheorie als eine „kühne und bahnbrechende neue Theorie von allem“[6].

Andererseits scheinen wissenschaftliche Experten diese Theorie nicht akzeptieren zu können. Kurz nach der Veröffentlichung des Artikels entbrannte zwischen Wissenschaftlern im Kommentarbereich der Zeitung und in den Medien ein sehr lebhafter „Wortkrieg“. Einige fühlten sich in ihrem Berufsstand angegriffen, andere waren verwirrt, weil sie zwar alle demselben Beruf angehörten, aber nicht verstanden, was die Artikel ihrer Kollegen aussagen sollten. Besonders wütend waren Evolutionsbiologen. Bill Bateman, außerordentlicher Professor an der Curtin University, kritisierte den Inhalt des Papiers, wie er ihn auf der Grundlage der Zusammenfassung verstanden hatte, und sagte: „Die Assembly-Theorie als umfassendes neues Paradigma, das Evolution und Physik zu vereinen versucht, scheint – für mich und viele andere – ein Problem zu lösen, das nicht existiert.“[7]

Zunächst einmal ist dieser Artikel nach Meinung akademischer Experten voller Missverständnisse bestehender biologischer Konzepte.

Professor Kasper P. Kepp von der Technischen Universität Dänemark widerlegte im Kommentarbereich des Artikels den Titel, die Zusammenfassung und den Anfang des Artikels Wort für Wort und seine Formulierung war ziemlich scharf. Kepp nahm den Titel als Beispiel und korrigierte ihn sofort: „Eine Theorie, die keine evolutionären biologischen Einheiten (Nukleinsäuren und Aminosäuren) verwendet, kann Selektion und Evolution nicht quantifizieren.“ Darüber hinaus ist der Titel übertrieben und könnte die Leser in die Irre führen. In Bezug auf die Theorie der Selektion sind die Autoren des Artikels der Ansicht, dass „sie (die Selektion) zeigt, dass Objekte durch einen vorwärts gerichteten dynamischen Prozess gekennzeichnet sind, der ihre Zusammensetzung berücksichtigt.“ Doch Kepp wies sofort darauf hin: „Selektion ist kein vorwärts gerichteter dynamischer Prozess, sondern das Ergebnis des Grades der phänotypischen Fitness einer Population innerhalb eines bestimmten festgelegten Zeitraums.“ Der Autor führt weiter aus, dass wir, wenn wir verstehen wollen, wie die physikalische Welt ohne einen vorgefertigten Bauplan in endlosen Formen entstehen kann, einen neuen Weg finden müssen, Selektion zu verstehen und zu quantifizieren. Kepp erläutert die tatsächliche Situation: „Wir verstehen Selektion seit langem und können sie ohne ‚Design‘ (Gene, Aminosäuren usw.) quantifizieren. Die Einschränkung liegt in der Komplexität der Daten. In der Arbeit wird außerdem der Selektionsdruck während der frühen Entstehung der ersten Baugruppen auf mehrdeutige Weise beschrieben, die nichts mit den biochemischen Kräften zu tun hat, die tatsächlich auf die molekulare Anordnung einwirken.“ Kurz gesagt, aus Kepps Sicht ist dieser Aufsatz voller Missverständnisse hinsichtlich der Evolution und Biochemie und die Sprache ist unklar, aber am Ende hat er tatsächlich die Prüfung durch die Herausgeber und Gutachter bestanden, was zeigt, dass selbst bei Zeitschriften wie Nature das Peer-Review-Verfahren nicht perfekt ist.

Zwei Tage nach dem Absenden des Kommentars antwortete Dr. Walker in einer ähnlich detaillierten, Absatz für Absatz umfassenden Antwort und wies die Kritik von Professor Kepp zurück. Dr. Walker führte die Diskussion über den Titel als Beispiel an und sagte, dass die Menschen zum Zeitpunkt der Vorstellung der Evolutions- und Selektionstheorie nichts über Nukleinsäuren und Aminosäuren wussten. Obwohl die meisten Evolutionstheorien, die sich derzeit in biologischen Formen entfalten, letztendlich Nukleinsäuren und Aminosäuren erwähnen, stützen sich viele bestehende Theorien in der Biologie nicht ausschließlich auf diese spezifischen Moleküle. Das Forschungsteam möchte der Tatsache entgegentreten, dass es derzeit keine Theorie (basierend auf der Evolution oder anderen Ideen) gibt, die das Problem der Entstehung des Lebens lösen kann. Daher ist die Assemblierungstheorie die beste Lösung, die das Team finden kann.

Zweitens sind die in der Arbeit verwendeten Messmethoden und mathematischen Gleichungen aus technischer Sicht nicht ausschließlich Neuerungen des Autors.

Professor Hector Zenil, ein Forscher am Department für Chemieingenieurwesen und Biotechnologie der Universität Cambridge, schrieb einen langen Artikel in seinem Blog [8], in dem er darauf hinwies, dass der Assembly-Index durch ein einfaches statistisches Kodierungsschema ersetzt werden kann, da der Assembly-Index der Huffman-Kodierung und anderen Methoden sehr ähnlich ist. Bei der Huffman-Kodierung handelt es sich um einen verlustfreien Datenkomprimierungsalgorithmus, der Symbole auf Grundlage der vorhergesagten Wiederholungshäufigkeit kodiert. Je höher die Frequenz, desto kürzer ist die Länge des codierten Symbols. Zenil wies durch Experimente auch darauf hin, dass die Korrelation, die durch herkömmliche eindimensionale Run Length Encoding (RLE), Huffman-Kodierung und andere Methoden erzielt wird, höher ist als der Assembly-Index. Daher verwendet die Assemblierungstheorie nach Zenils Ansicht den Assemblierungsindex, um einen Standard für die Beurteilung von Leben und Nichtleben zu schaffen, was nicht nur einer Neuerfindung des Rades gleichkommt, sondern auch etwas irreführend ist[9].

Liu Yu, ein angesehener assoziierter Forscher am International Center for Complex Systems an der Beijing Normal University Zhuhai Campus, fügte außerdem hinzu, dass [6] die Assembly-Theorie und die Kirschner-Komplexität vor dem gleichen Problem stehen, nämlich dass die zufälligsten und unregelmäßigsten Sequenzen die „komplexesten“ sind. Daher definiert die Assemblierungstheorie den Assemblierungsindex als die Mindestanzahl von Schritten zur Erzeugung eines Moleküls. Allerdings verwendet der Artikel zur Berechnung dieses Index einen Algorithmus namens Split-Branch, der im Wesentlichen iterativ die Anzahl der wiederholten submolekularen Strukturen zählt und nicht die „Mindestanzahl von Schritten zur Erzeugung eines Moleküls“ angeben kann. [10]

Schließlich wies John Timmer, ein leitender Wissenschaftsredakteur der Wissenschaftsnachrichten-Website Ars Technica, der auch einen Hochschulabschluss in Biologie hat, im Hauptteil des Papiers nach der Lektüre des gesamten Papiers auf mehrere Probleme hin [11]. Erstens ist der eigene Vorschlag des Autors zur „Vereinigung von Auswahl und Physik“ lediglich eine Ablenkung, die das Verständnis des Lesers für die Assemblierungstheorie beeinträchtigt. Darüber hinaus hat der Autor im Haupttext keine gute Erklärung zur Montagetheorie gegeben. Im Gegensatz dazu wies Carl Bergstrom, ein Evolutionsbiologe an der University of Washington, darauf hin, dass die vereinigende Wirkung der Assemblierungstheorie tatsächlich sehr gut sei, wenn man sie nur aus chemischer Sicht betrachte. Im Haupttext hat der Autor es jedoch nicht wirklich mit der Physik in Einklang gebracht. Die Autoren geben sogar zu, dass „der kombinatorische Raum in der gegenwärtigen Physik keine herausragende Rolle spielt, da seine Objekte als Punktteilchen und als kombinatorische Objekte modelliert werden.“ Darüber hinaus: „In gewisser Weise ist diese Definition das komplette Gegenteil der Standardphysik, die die Objekte von Interesse als fundamental und unzerstörbar betrachtet.“ Nichts davon hindert die Autoren jedoch daran, in der Zusammenfassung genau das Gegenteil zu behaupten.

Trotz der Kontroverse veröffentlichte Palli Thordarson, Professor an der School of Chemistry der University of New South Wales in Sydney, 19 Tweets auf seinem persönlichen Twitter-Account[12]. Seine Ansichten waren relativ neutral und seine Haltung offener. Er sagte: „Meiner Meinung nach hat die Assemblierungstheorie offensichtlich ihre Vorteile und hat unser Denken über komplexe chemische Systeme, insbesondere die Erforschung der Entstehung des Lebens und der Astrobiologie, vorangebracht. Ich bin jedoch der Meinung, dass wir den chemischen Hintergrund vor der Entstehung des Lebens unter experimentellen Bedingungen noch besser bestätigen müssen, bevor wir die Assemblierungstheorie akzeptieren und ihr eine tiefere Rolle an der Schnittstelle der drei großen Disziplinen Chemie, Biologie und Physik zugestehen können.“

Die „fehlenden“ Gesetze der natürlichen Evolution entdecken: vom Leben zum Universum

Die Assemblierungstheorie bezieht sich auf Darwins Evolutionstheorie. Wie wir alle wissen, wird diese Theorie verwendet, um Lebensphänomene auf der Erde zu erklären, ist aber auf komplexere Systeme wie Planeten, Sterne, Atome usw. nicht anwendbar. Ein im September dieses Jahres in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichter Artikel[13] beschrieb ein „fehlendes Naturgesetz, das zum ersten Mal ein wichtiges Prinzip der Funktionsweise der natürlichen Welt anerkennt, nämlich ein Prinzip, das definiert, wie sich komplexe natürliche Systeme zu stärker strukturierten, vielfältigeren und komplexeren Zuständen entwickeln.“

Der von einem Team amerikanischer Astronomen, Planetenwissenschaftler, Mineralogen und Philosophen verfasste Artikel konzentriert sich auf die Erforschung der parallelen Beziehung zwischen der evolutionären Selektion und anderen Prozessen, die komplexe Systeme aufbauen. In der Natur sind verschiedene Systementwicklungen üblich. Zu den im Artikel genannten Phänomenen gehören die gemischte Konstruktion von Elementen in Sternen und das Auftreten mineralischer Komplexität in Planeten – genau das, was Astronomen und Planetenforscher interessiert.

Die Autoren behandeln parallele Beziehungen zwischen sich entwickelnden Systemen als konzeptionell gleichwertig, da sie alle drei wesentliche Merkmale aufweisen: Erstens bestehen sie aus einer großen Zahl von Komponenten, die zu einer großen Zahl von Konfigurationen mit unterschiedlichen Eigenschaften kombiniert werden können; zweitens gibt es Prozesse zur Bildung einer großen Anzahl unterschiedlicher Konfigurationen; und drittens werden Konfigurationen bevorzugt auf Grundlage der Funktion ausgewählt. „

Darwin nahm die Biologie als Beispiel und setzte biologische Funktionen mit dem Überleben gleich, also der Fähigkeit, lange genug zu leben, um Nachkommen zu zeugen. Diese Studie erweiterte Darwins Ansicht weiter und wies darauf hin, dass es in der Natur mindestens drei Funktionen gibt: Die grundlegendste Funktion ist die Stabilität, d. h. die Auswahl einer stabilen Anordnung von Atomen oder Molekülen zum Überleben; gleichzeitig kommt es zu einer Veränderung der Ruhe, also zum Fortbestand eines dynamischen Systems mit kontinuierlicher Energiezufuhr. Die dritte Funktion ist auch die interessanteste. Mit den Worten des Autors handelt es sich um die „Innovationsfunktion“. Entwickelte Systeme neigen dazu, neue Konfigurationen zu erkunden, und manchmal treten unerwartete neue Verhaltensweisen oder Eigenschaften auf, wie beispielsweise die Photosynthese.

Die gleiche Entwicklung fand im Mineralreich statt, wo die frühesten Mineralien stabile Anordnungen von Atomen darstellten und diese primitiven Mineralien den Grundstein für die Entwicklung der nächsten Generation von Mineralien legten, die an der Entstehung des Lebens beteiligt waren. Die Evolution des Lebens und der Mineralien ist eng miteinander verknüpft. Die Schalen, Zähne und Knochen von Tieren sind allesamt innovative Ergebnisse der Nutzung von Mineralien durch das Leben.

Lassen Sie uns nun zum Universum aufblicken. Nach dem Urknall bildeten die beiden Hauptelemente Wasserstoff und Helium innerhalb kurzer Zeit die ersten Sterne. Die frühesten Sterne nutzten weiterhin Wasserstoff und Helium, um 20 schwerere chemische Elemente zu erzeugen. Aufgrund dieser Vielfalt produzierte die nächste Generation von Sternen weiterhin mehr als 100 Elemente. [14]

Die Details der Evolution können von System zu System unterschiedlich sein, doch die Autoren argumentieren, dass die Evolution, unabhängig davon, ob es sich um ein belebtes oder unbelebtes System handelt, im Gange ist, wenn neue Konfigurationen reibungslos funktionieren und ihre Funktionalität verbessert wird. Darüber hinaus erkennen die Autoren auch an, dass Organismen sogenannte „funktionale Informationen“ besitzen, obwohl dies nie explizit definiert wird. Mit anderen Worten: Wenn etwas „funktioniert“, ist der Organismus in der Lage, dieses Ding und auch Varianten davon weiterhin zu produzieren. Obwohl dies in gewisser Weise einem stabilen Atomkern oder Mineral ähnelt, fehlt letzterem der externe Informationsspeicher, den die DNA bietet. Als Schlussfolgerung schlagen die Autoren das „Gesetz der zunehmenden funktionalen Information“ vor: Wenn viele verschiedene Konfigurationen eines Systems für eine oder mehrere Funktionen zur Auswahl stehen, dann wird die funktionale Information des Systems zunehmen (d. h. das System wird sich weiterentwickeln).

Natürlich gibt es viele Dinge, die nicht parallel verlaufen. Während die Evolution ständig neue Konfigurationen erforscht, wird die Bildung von Elementen und Mineralien durch die Physik bzw. Chemie eingeschränkt. Obwohl diese Systeme unterschiedlichen Druck- und Temperaturbereichen standhalten können, sind sie im Vergleich zur Biologie äußerst begrenzt. Die Forscher räumten außerdem ein: „Neuere Studien haben ergeben, dass der kombinatorische Phasenraum der gegenwärtigen Biosphäre der Erde den kombinatorischen Phasenraum des abiotischen Universums bei weitem übertrifft.“

Dennoch besteht der Hauptzweck dieses Artikels darin, einen theoretischen Rahmen für die Suche nach außerirdischem Leben im Universum bereitzustellen. Jonathan I. Lunine, Mitglied des Carl Sagan Institute und Mitglied der Abteilung für Astronomie der Cornell University und einer der Co-Autoren der Studie, erklärte: „Wenn die Funktionalität sich entwickelnder physikalischer oder chemischer Systeme aufgrund von Naturgesetzen zunimmt, dann können wir davon ausgehen, dass Leben ein häufiges Ergebnis der planetaren Evolution ist.“ [14]

Da es sich bei beiden um neue Theorien handelt, die sowohl Nicht-Leben als auch Leben umfassen, ist Timmer der Ansicht, dass der Artikel in den Proceedings of the National Academy of Sciences besser geschrieben ist als der Artikel in Nature. Schließlich sind die logischen Argumente im Artikel klarer und leichter zu verstehen. Ihr Anwendungsbereich ist jedoch begrenzter als der der Assemblierungstheorie. Gleichzeitig ist nicht klar, ob diese Argumente die Parallelen in den obigen Beispielen tatsächlich beweisen, da es sich hier um tiefer gehende Untersuchungen handelt als nur um konzeptionelle Ähnlichkeiten.

Darüber hinaus muss die endgültige Nützlichkeit einer Theorie durch experimentelle Tests bestätigt werden. Ob es sich nun um die heiß diskutierte Assemblierungstheorie oder um das neue Naturgesetz handelt, das in Astronomenkreisen leichter akzeptiert wird: Es mag vorerst keine Möglichkeit geben, diese Theorien für die Entwicklung experimenteller Projekte zu nutzen. Das heißt aber nicht, dass es am Ende niemand schaffen kann. Darüber, ob es sich bei der neuen Theorie um ein neues Paradigma oder eine falsche These handelt, besteht noch kein Konsens. Allerdings kommt es in der wissenschaftlichen Gemeinschaft häufig vor, dass neue Theorien umstritten sind. Dies kann die Forscher dazu anregen, weiter über die Rationalität und Wirksamkeit der Theorie nachzudenken und ihre eigenen „blinden Flecken“ zu entdecken, um so zuverlässigere Theorien zu entwickeln, die der strengsten Kritik und den praktischen Tests ihrer Kollegen standhalten können. Was auch immer das Endergebnis sein wird, es ist ein Beweis für jeden Schritt, den die Menschheit unternimmt, um die tiefsten Geheimnisse der Schöpfung zu entschlüsseln.

Verweise

[1] https://www.quantamagazine.org/a-new-theory-for-the-assembly-of-life-in-the-universe-20230504/

[2] https://www.nature.com/articles/s41467-021-23258-x

[3] https://www.chemistryworld.com/news/assembly-theory-puts-chemistry-centre-stage-to-explain-molecular-complexity-and-lifes-origins/4018228.article

[4] https://www.nature.com/articles/s41586-023-06600-9

[5] https://www.nature.com/articles/d41586-023-03061-y

[6] https://www.sciencealert.com/assembly-theory-bold-new-theory-of-everything-could-unite-physics-and-evolution

[7] https://mp.weixin.qq.com/s/oq6P1mqQFZB_UioBq23wrg

[8] https://hectorzenil.medium.com/the-8-fallacies-of-assembly-theory-ba54428b0b45

[9] https://arxiv.org/abs/2210.00901

[10] https://www.linkresearcher.com/theses/ebe4100d-563e-4da4-84f7-4157cc1e7b39

[11] https://arstechnica.com/science/2023/10/can-selection-tie-evolution-more-closely-to-physics/

[12] https://twitter.com/PalliThordarson/status/1711669007798165633?ref_src=twsrc%5Etfw%7Ctwcamp %5Etweetembed%7Ctwterm%5E1711669007798165633%7Ctwgr%5Edb06f9153e71643e6d528d973c44f0fbed0db ebf%7Ctwcon%5Es1_&ref_url=https%3A%2F%2Fwww.chemistryworld.com%2Fnews%2Fassembly-theory-puts-chemistry-centre-stage-to-explain-molecular-complexity-and-lifes-origins%2F4018228.article

[13] https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2310223120

[14] https://sciencesprings.wordpress.com/2023/10/23/from-the-college-of-arts-and-sciences-at-cornell-university-natures-missing-evolutionary-law-identified/

Dieser Artikel wird vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützt

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.

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