Eine gekĂŒrzte Ăbersetzung eines Artikels von M. Katznelson, J. Wolf und E. Kunin
Auf dem Weg zu physikalischen Prinzipien der biologischen Evolution
Michail I. Katsnelson, Juri I. Wolf, Eugene V. Koonin
Originalartikel(Die beiden vorherigen Teile wurden bereits veröffentlicht: der
Anfang und die
Fortsetzung )
Ist eine Konvergenz von Physik und Biologie möglich?
In einem Artikel, der solche Gedanken vorschlug, interessierte ich mich fĂŒr die Einreichung des Astrophysikers und Wissenschafts-Popularisierers Sergei Popov. In einer seiner Rezensionen zu Preprints wurde ein Artikel mit einem faszinierenden Titel erwĂ€hnt, und unter den Autoren - Eugene Kunin. Ich fing an, das Buch der "Logik des Zufalls" dieses Autors zu lesen ... NatĂŒrlich nur bestimmte Abschnitte. Ingenieurausbildung, technische Ăbersetzungen, Lesen populĂ€rwissenschaftlicher Artikel - all dies brachte mich zu aufrĂŒhrerischen Ăberlegungen -, um eine kurze Ăbersetzung eines Artikels zu verfassen, der von Eugene Kunin in Zusammenarbeit mit Mikhail Katsnelson und Yuri Wolf verfasst wurde.
Anmerkung
Biologische Systeme erreichen eine komplexe Organisation, die die KomplexitĂ€t eines der bekannten leblosen Objekte bei weitem ĂŒbertrifft. Biologische Einheiten gehorchen zweifellos den Gesetzen der Quantenphysik und der statistischen Mechanik. Reicht die moderne Physik jedoch aus, um das Modell angemessen zu beschreiben und die Entwicklung der biologischen KomplexitĂ€t zu erklĂ€ren?
Dieser Artikel bietet eine detaillierte Analyse der Analogien zwischen statistischer Thermodynamik und der populationsgenetischen Theorie der biologischen Evolution. Basierend auf den vorgestellten Analogien skizzieren wir neue Perspektiven in Bezug auf theoretische AnsĂ€tze in der Biologie und die wichtigsten Ăbergangsperioden der Evolution und schlagen das biologische Ăquivalent des thermodynamischen Potentials vor, das die Tendenz widerspiegelt, die sich entwickelnde Population zu verĂ€ndern.
Es wird angenommen, dass es tiefe Analogien gibt: zwischen den Eigenschaften biologischer Einheiten und den darin enthaltenen Prozessen einerseits und NichtgleichgewichtszustĂ€nden in der Physik fĂŒr Objekte wie Glas. Solche Systeme sind durch eine Verletzung gekennzeichnet, durch die ein lokaler Staat mit einem Minimum an freier Energie mit einem globalen Minimum in Konflikt gerĂ€t, was zu âentstehenden QualitĂ€tenâ fĂŒhrt. Wir verbreiten Ă€hnliche Analogien, indem wir Manifestationen von entstehenden Eigenschaften untersuchen, beispielsweise zwischen verschiedenen Selektionsebenen in der biologischen Evolution. Solche Frustrationseffekte manifestieren sich als Treiber fĂŒr die Entwicklung der biologischen KomplexitĂ€t.
DarĂŒber hinaus wenden wir uns der Evolution in mehrdimensionalen adaptiven Landschaften zu, wobei wir sie unter dem Gesichtspunkt der Leckagetheorie (Perkolation) betrachten, und wir gehen davon aus, dass Leckagen auf einem Niveau oberhalb der kritischen Schwelle eine baumartige Evolution komplexer Organismen verursachen. Zusammengenommen bedeuten solche vielfĂ€ltigen Verbindungen zwischen grundlegenden Prozessen in Physik und Biologie, dass der Aufbau einer aussagekrĂ€ftigen physikalischen Theorie der biologischen Evolution kein vergeblicher Versuch sein kann. Es wĂ€re jedoch nicht realistisch zu erwarten, dass eine solche Theorie durch âOne Scoopingâ erstellt werden könnte. Selbst wenn wir uns dem nĂ€hern, kann dies nur durch die Integration verschiedener physikalischer Modelle von Evolutionsprozessen geschehen. DarĂŒber hinaus ist der bestehende Rahmen der theoretischen Physik fĂŒr eine angemessene Modellierung des biologischen KomplexitĂ€tsniveaus kaum zufriedenstellend, und wahrscheinlich sind neue Entwicklungen in der Physik selbst erforderlich.
EinfĂŒhrung
Was sind die Unterschiede zwischen lebenden Organismen und nicht lebender Materie? Es gibt eine offensichtliche Antwort auf diese Frage, wenn sie in Bezug auf die chemische Zusammensetzung und Struktur definiert wird. (Zumindest, weil sich nur der einzig geeignete Fall, nĂ€mlich das Leben auf der Erde, darauf bezieht). Aber wenn es um die grundlegenden Prozesse der Evolution des Lebens geht, wird der Unterschied weniger offensichtlich. In der darwinistischen Tradition ist es verlockend zu behaupten, dass das Leben durch die Evolution durch das Ăberleben der StĂ€rksten bestimmt wird [1-4].
Die Einzigartigkeit dieses Prozesses kann jedoch in Frage gestellt werden, da die gesamte Geschichte des Universums aus VerĂ€nderungen besteht, die den stabilsten (angepassten) Strukturen standhalten. DarĂŒber hinaus ist der Replikationsprozess (Reproduktion) an sich nicht einzigartig und existiert nicht nur in der Biologie: Kristalle replizieren auch. Auf den makroskopischen Skalen von Zeit und Raum scheint das Leben jedoch ein klares PhĂ€nomen zu sein. Um die charakteristischen Merkmale, durch die sich das Leben von anderen im Universum existierenden PhĂ€nomenen unterscheidet, objektiv zu bestimmen, erscheint es wichtig, die SchlĂŒsselprozesse der biologischen Evolution im Rahmen der theoretischen Physik zu untersuchen [5, 6].
Vielleicht ist das Hauptmerkmal, das die moderne Physik von anderen Bereichen der menschlichen SuchaktivitĂ€t unterscheidet, die explizite Verbindung zwischen Theorie und Experiment, in der Forschungsprogramme unter Verwendung ĂŒberprĂŒfbarer theoretischer Vorhersagen gebildet werden. Im Allgemeinen ist die moderne Biologie keine Wissenschaft, die auf Theorie basiert, in dem Sinne, in dem Physik interpretiert wird. Es gibt jedoch eine bedeutende Ausnahme, nĂ€mlich die Populationsgenetik (ein formalisierter Zweig der Biologie, der effektiv als Feld der theoretischen Physik strukturiert ist), der hauptsĂ€chlich der statistischen Thermodynamik Ă€hnelt [7-10].
DarĂŒber hinaus sind mathematische Modelle der Populationsgenetik in der Immunologie [11, 12] und der biologischen Onkologie [13-16] hochwirksam, was möglicherweise darauf hindeutet, dass die weitere Durchdringung der Theorie in die Biologie real und produktiv sein könnte. Die moderne theoretische Physik ist ein Gebiet mit vielen starken Bindungen, in dem die unterschiedlichsten Unterabschnitte der Physik miteinander verflochten sind. Derzeit ist die Populationsgenetik oder ein anderer Bereich der theoretischen Biologie nicht Teil eines solchen Netzwerks. Man kann argumentieren, dass diese Trennung nicht optimal ist, da viele Zweige der theoretischen Physik Informationen liefern und theoretische Entwicklungen in der Biologie anregen wĂŒrden.
Und doch gibt es immer noch eine solche grenzĂŒberschreitende Frage: Ist die moderne Physik ausreichend gefĂŒllt, um die Biologie zu bedienen (zu unterstĂŒtzen)? Eine Ă€hnliche Frage hat in verschiedenen Formulierungen (insbesondere âist Biologie auf Physik reduzierbarâ) eine lange und sehr dramatische Geschichte (zum Beispiel [17, 18]).
Ohne auf Details des historischen oder philosophischen Plans einzugehen, lehnen wir jede Annahme ab, dass das Leben bestimmten speziellen Gesetzen der âbiologischenâ Physik folgen könnte, anstatt den bestehenden allgemeinen. Beispielsweise ist die Quantenmechanik im Allgemeinen sehr effektiv und auf lebende Organismen anwendbar, genau wie jede andere Form von Materie. Das Problem ist, dass diese starke Theorie bis zu einem gewissen Grad als âTheorie von allemâ betrachtet werden kann, da sie wenig zur ErklĂ€rung biologischer PhĂ€nomene beitrĂ€gt [19, 20]. NatĂŒrlich können quantenmechanische Berechnungen bei der Analyse biochemischer Reaktionen nĂŒtzlich sein, aber sie können uns nicht helfen, die Evolution zu verstehen. Daher wird angenommen, dass das physikalische Konzept, das fĂŒr die theoretische Beschreibung biologischer PhĂ€nomene von grundlegender Bedeutung sein könnte, das Auftreten (oder Auftreten, Notfall) ist, dh das kollektive Verhalten groĂer Aggregate, das sich qualitativ vom Verhalten ihrer Bestandteile unterscheidet. "Mehr ist anders" wird von Anderson so aphoristisch formuliert [19-24].
In seinem Buch mit fruchtbaren Ideen heiĂt es: âWas ist das Leben? Der physikalische Aspekt einer lebenden Zelle âSchrödinger brachte mehrere wichtige Punkte zum Ausdruck, die auch nach 70 Jahren die Grundlage vieler Diskussionen ĂŒber die Bedeutung der Physik fĂŒr die Biologie bleiben [25]. Am bedeutendsten sind wahrscheinlich die charakteristischen (damals hypothetischen) molekularen VererbungstrĂ€ger als âaperiodische Kristalleâ. Schrödinger war in einer solchen Definition eines aperiodischen Kristalls ungenau, und bisher umfasst diese Metapher die grundlegenden Eigenschaften, die spĂ€ter (nicht ohne Schrödingers Einfluss) von biologischen InformationstrĂ€gern, DNA und RNA entdeckt wurden [26â28].
NukleinsĂ€uremolekĂŒle, insbesondere DNA, kombinieren die GleichmĂ€Ăigkeit (und PeriodizitĂ€t) der rĂ€umlichen Struktur mit der MehrfachdiversitĂ€tseffizienz (AperiodizitĂ€t) der Hauptsequenz. Die Kombination dieser Unterscheidungsmerkmale macht NukleinsĂ€uren zu den einzigen bekannten MolekĂŒlen, die gemÀà Schrödingers Vorhersage zur Speicherung und Ăbertragung digitaler Informationen geeignet sind [29]. In der modernen Physik bedeuten biologische âaperiodische Kristalleâ manchmal âGlĂ€serâ [19, 20]. TatsĂ€chlich gibt es auf verschiedenen Ebenen tiefe Analogien zwischen dem Zustand von Glas und biologischen Strukturen und den unten diskutierten PhĂ€nomenen. Gleichzeitig wird gezeigt, dass es signifikante Unterschiede gibt: In gewissem Sinne weisen Brillen eine ĂŒbermĂ€Ăige ZufĂ€lligkeit auf.
Ein anderer berĂŒhmter Schrödinger, der sagt, dass Organismen ânegative Entropieâ verwenden (oder Negentropie, ein Begriff, den Schrödinger anscheinend mochte, aber von Forschern nicht aufgegriffen wurde), ist möglicherweise irrefĂŒhrend. Erstaunlicherweise wurde zur Zeit Schrödingers allgemein angenommen, dass komplexe Systeme wie Lebewesen manchmal gegen den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verstoĂen und dass eine solche offensichtliche âVerletzungâ einer besonderen ErklĂ€rung bedarf [30].
Jetzt verstehen wir die Natur der Entropie und den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik besser, so dass dieser Standpunkt von Schrödinger möglich und notwendig ist, um ihn zu klĂ€ren. Offensichtlich sind die BiosphĂ€re und die Erde insgesamt keine geschlossenen Systeme, sondern offen fĂŒr einen konstanten Energiezufluss, der hauptsĂ€chlich von der Sonne ausgeht (andere Quellen von relativ geringerer Bedeutung fĂŒr die Umwelt sind der radioaktive Zerfall schwerer Elemente im Darm der Erde).
Das irdische Leben nutzt diesen Energiefluss durch Photosynthese durch Photoautotrophen (Organismen, die die Energie des Lichts zur Biosynthese von Zellkomponenten nutzen), die bis zu einem gewissen Grad wie photochemische Maschinen funktionieren. Wenn man das Sonne-Erde-System betrachtet, gibt es natĂŒrlich nicht einmal den Anschein einer Verletzung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik. Jeder einzelne Organismus, jede Population oder jedes Ăkosystem ist auch ein thermodynamisch offenes System. Und angemessener wĂ€re die Behauptung, dass Organismen laut Schrödingers bizarrer Aussage hauptsĂ€chlich Energie zusammen mit chemischen Bausteinen verbrauchen und nicht âNegentropieâ.
In Bezug auf Schrödingers tatsĂ€chliche Motivation, âNegentropieâ darzustellen, können wir jedoch sagen, dass dies mit einigen der grundlegendsten und komplexesten Probleme der Biologie korreliert, nĂ€mlich dem Auftreten und der Erhaltung einer erstaunlichen Ordnung und gigantischen KomplexitĂ€t in lebenden Organismen. KomplexitĂ€t ist zweifellos eines der problematischsten Konzepte in der gesamten Wissenschaft und widersetzt sich umfassenden Definitionen [34]. TatsĂ€chlich sind die am hĂ€ufigsten verwendeten Definitionen von KomplexitĂ€t kontextsensitiv. In der Biologie ist die KomplexitĂ€t zumindest auf der Ebene der Genome, Organismen und Ăkosysteme von Bedeutung [35, 36].
Die GenomkomplexitĂ€t kann explizit anhand der Anzahl der Nukleotidstellen interpretiert werden, die ausgewĂ€hlt werden sollen und somit biologisch signifikante Informationen enthalten [37â39], obwohl die detaillierte Definition andere wichtige KomplexitĂ€tsquellen auf Genomebene wie die alternative Transkriptionsinitiierung nicht berĂŒcksichtigt und alternatives SpleiĂen in Eukaryoten. Die KomplexitĂ€t in Bezug auf den Organismus und die Ăkologie wird normalerweise als die Anzahl der getrennten Komponenten und / oder Hierarchieebenen in den entsprechenden Systemen wahrgenommen [40]. UnabhĂ€ngig von den genauen Definitionen scheint es klar zu sein, dass die stetig erhaltene, stĂ€ndig zunehmende KomplexitĂ€t ein auĂergewöhnliches charakteristisches Merkmal des Lebens und die gröĂte Herausforderung fĂŒr theoretische Konstruktionen darstellt.
Das traditionellste Mittel zur Wechselwirkung zwischen Physik und Biologie ist die Biophysik, die die Eigenschaften der Struktur und Dynamik biologischer MakromolekĂŒle sowie die Struktur von Zellen und Organismen zusammen mit ihren Funktionen unter Verwendung der in der Physik verwendeten AnsĂ€tze untersucht. Verschiedene Bereiche der Biophysik haben sich seit mehreren Jahrzehnten als produktiv und erfolgreich erwiesen [41]. Dies ist jedoch immer noch ein separater zusĂ€tzlicher Bereich der Interaktion zwischen Physik und Biologie, wobei die physikalische Theorie verwendet wird, um biologische Prozesse, insbesondere die Evolution auf Bevölkerungsebene, zu beschreiben, zu modellieren und zu analysieren.
Bereits Bohr legte besonderen Wert (im Rahmen der allgemeinen Diskussion des KomplementaritĂ€tsprinzips) auf die KomplementaritĂ€t zwischen der rein physischen, strukturellen Herangehensweise an Organismen und der âganzheitlichenâ Natur als Lebewesen [42]. Das Prinzip, Analogien zwischen Thermodynamik und statistischer Mechanik einerseits und Populationsgenetik andererseits zu ziehen, wurde erstmals in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts [43] und in den folgenden Jahren vom berĂŒhmten Statistiker und BegrĂŒnder der Theorie der Populationsgenetik, Ronald Fisher, vorgeschlagen Entwicklung eines theoretischen Ansatzes fĂŒr diesen Prozess [7,9,10].
In verschiedenen Formen wurde zunehmend der theoretische Formalismus (mathematische Modelle zur Beschreibung der Theorie) aus der statistischen Mechanik verwendet, um das Modell der biologischen Evolution zu rechtfertigen. Neben anderen Ă€hnlichen mathematischen Modellen findet die Verwendung der Perkolationstheorie zur Analyse der Evolution in adaptiven Landschaften eine bedeutende Anwendung [44â46]. Das Hauptziel einer solchen Durchdringung der Physik in der Evolutionsbiologie ist sehr ehrgeizig: Es ist nichts weiter als die Entwicklung einer physikalischen Theorie der biologischen Evolution oder sogar die Umwandlung der Biologie in einen Teil der Physik [5,6].
Offensichtlich kann ein solch umfassendes Programm, selbst wenn es im Prinzip umgesetzt wird, nicht auf einen Schlag umgesetzt werden. Es ist nur möglich, zu einem bestimmten Zeitpunkt Fortschritte zu erzielen, indem ein vielfÀltiger Evolutionsprozess unter Verwendung von Ideen und dem mathematischen Apparat der theoretischen Physik modelliert wird, in der Hoffnung, dass es am Ende möglich sein wird, solche Modelle zu einer harmonischen theoretischen Grundlage zu kombinieren.
In diesem Artikel diskutieren wir verschiedene Aspekte der biologischen Evolution, bei denen theoretische Ansichten möglich sind, die zunĂ€chst aus komprimierten physikalischen Konzepten stammen. Wir schlagen zur PrĂŒfung die Aussage vor, dass die physikalische Theorie einen nicht trivialen Beitrag zum gegenwĂ€rtigen VerstĂ€ndnis der Evolution leisten kann, und die neuesten theoretischen Entwicklungen in der Physik selbst werden wahrscheinlich gefragt sein, wenn das fĂŒr biologische Systeme charakteristische PhĂ€nomen des Auftretens und der Evolution des KomplexitĂ€tsniveaus vollstĂ€ndig berĂŒcksichtigt wird.
* Die folgenden Abschnitte des Artikels zusammenfassend
Analogien in Thermodynamik und Populationsgenetik sowie grundlegende evolutionĂ€re ĂbergĂ€nge
Obwohl die Existenz von Analogien beim Vergleich der statistischen Mechanik und der Populationsgenetik bereits von frĂŒheren Forschern festgestellt wurde, wurde von Sella und Hirsch, 2005, ein detaillierter Vergleich erstellt [7], gefolgt von der Entwicklung von Barton et al. [9, 10] (Tabelle 1).
Somit werden evolutionĂ€re ĂbergĂ€nge durch Analoga von adiabatischen ĂbergĂ€ngen der ersten Art dargestellt, wĂ€hrend die Dichte der evolutionĂ€ren Informationen und die evolutionĂ€re Temperatur (effektive PopulationsgröĂe) thermodynamisch verwandte Variablen sind.
Leben, Glas und Muster: frustrierende Systeme und biologische Evolution
Nach der ersten in der Arbeit von Edwards und Anderson [58] vorgestellten âTheorie der SpinglĂ€serâ wird in der modernen Physik angenommen, dass Glas einen bestimmten Materiezustand darstellt, der zwischen Gleichgewicht und Nichtgleichgewicht liegt [59-62].
Eine charakteristische Eigenschaft von Glas ist Alterung oder strukturelle Entspannung. Angenommen, wir definieren eine bestimmte Eigenschaft in der Gleichgewichtsphase einer Substanz in flĂŒssigem oder festem Zustand, beispielsweise den spezifischen Widerstand eines Metalls (oder flĂŒssigen Metalls).
Der Gleichgewichtszustand ist dadurch gekennzeichnet, dass wir bei der anschlieĂenden Messung nach dem Heizzyklus (langsames Erhitzen mit anschlieĂender AbkĂŒhlung auf die Anfangstemperatur) den gleichen Widerstandswert erhalten. Bei Glas ist es möglich, den Messwert langsam von Messung zu Messung zu Ă€ndern. Die Erleichterung der potentiellen Energie (oder Landschaft, wenn der Begriff in biologischer Konnotation verwendet wird) fĂŒr Glas ist eine Funktion mit vielen (asymptotischen, unendlichen) lokalen Minima, die durch Barrieren mit einer extrem breiten Energieverteilung getrennt sind. Jedes der lokalen Minima ist ein metastabiler Zustand. WĂ€hrend der Ănderung des thermischen Zustands bewegt sich das System langsam von einem Minimum zum anderen. Es ist wichtig, dass der Zustand des Glases nicht ergodisch ist [59-62].Der Zustand des Glases ist durch einen âOrdnungsparameterâ gekennzeichnet, bei dem immer viele Komponenten durch reelle Zahlen x â (0,1) gekennzeichnet sind [63]. Eine solche Zahl kann als unendliche, nichtperiodische binĂ€re Fraktion dargestellt werden, wie z. B. 0,10001110 ..., wobei 0 (1) der Wahl der Bifurkation zur Entlastung komplexer Energie entspricht, wenn sie aus einem flĂŒssigen Gleichgewichtszustand abgekĂŒhlt wird. Dieser Prozess der Ănderung des thermischen Zustands wird normalerweise mit dem Begriff UltrametrizitĂ€t beschrieben. Mit anderen Worten, wir interessieren uns hauptsĂ€chlich fĂŒr die topologische Beschreibung der Entwicklung des Systems durch Gabelungen und nicht fĂŒr die spezifischen Eigenschaften der Barrieren, die GröĂe der ĂbergĂ€nge und andere Eigenschaften [60]. Dieses Merkmal ist die Hauptdefinition des Konzepts eines aperiodischen Schrödinger-Kristalls [25].Der Hauptunterschied besteht darin, dass die GlĂ€ser nicht nur aperiodisch, sondern auch nichtergodisch sind - ein Merkmal, das den Evolutionsprozess verursacht. Die Eignung des Glaskörperzustandskonzepts fĂŒr die Biologie wurde von Laughlin et al. [19, 20] festgestellt. Gleichzeitig scheinen die bestimmenden Lebenszeichen, nĂ€mlich die Replikation mit Selektion, ĂŒber das gewöhnliche Glas hinauszugehen: Das potenzielle Relief fĂŒr Glas scheint zu flexibel und charakteristisch fĂŒr eine bestimmte Art von Substanz zu sein, die dem Modell der biologischen Evolution nicht vollstĂ€ndig entspricht. Glas weist im Wesentlichen eine unendliche VariabilitĂ€t auf, wĂ€hrend das Leben auf diskreten Formen wie Genomen mit spezifischen Sequenzen und bestimmten langen StabilitĂ€tsintervallen basiert (siehe weitere Diskussion ĂŒber evolutionĂ€re ĂbergĂ€nge).* Anmerkungdes Ăbersetzers Die folgenden beiden Abschnitte des Artikels sind nicht ĂŒbersetzt. Das Beste ist natĂŒrlich, den Originalartikel zu lesen. Der Autor der gekĂŒrzten Ăbersetzung schlĂ€gt vor, dass dieser Text fĂŒr Leser als populĂ€rwissenschaftliches Material von Interesse sein könnte.Perkolation + KritikalitĂ€t: Grundlage und Zustand des baumartigen Evolutionsprozesses.Kartierung und Trennung des Genotyp-PhĂ€notyps als MaĂ
Schlussbemerkungen
Eine âallgemeine physikalische Theorie der Biologieâ ist wahrscheinlich ein unmöglicher Traum, aber es scheint tatsĂ€chlich möglich zu sein, die wichtigsten Evolutionsprozesse in der Sprache der statistischen Physik zu beschreiben. Es ist bereits allgemein anerkannt, dass zufĂ€llige (stochastische) Prozesse eine bedeutende Rolle in der Evolution spielen und dass Fluktuationen zumindest teilweise Treiber der biologischen KomplexitĂ€t sind. Daher ist die Verwendung der statistischen Physik selbstverstĂ€ndlich. Man sollte jedoch nicht zu weit gehen. NatĂŒrliche Selektion und Anpassung sind ebenfalls wesentliche Faktoren in der biologischen Evolution, und um diese PhĂ€nomene in den Rahmen der physikalischen Theorie einzubeziehen, muss wahrscheinlich der vorhandene Apparat der statistischen Physik geklĂ€rt werden.Hier haben wir versucht vorzuschlagen, welche Art von Modifikationen dafĂŒr erforderlich sein könnten. Neue PhĂ€nomene, die fĂŒr theoretische Modellierung, Glas und andere ZustĂ€nde des kondensierten Mediums charakteristisch sind, spielen ebenfalls eine zentrale Rolle in der Biologie. Es scheint jedoch, dass spezielle Prinzipien, die in der statistischen Physik noch nicht entwickelt wurden, fĂŒr die physikalische Theorie der Trennung von Genotyp-PhĂ€notyp und Kartierung geschaffen werden mĂŒssen, die die Grundlage der Evolution umfasst.Die biologische Evolution ignoriert in keiner Weise die Gesetze der Physik, aber aufkommende biologische PhĂ€nomene initiieren die Weiterentwicklung der Physik selbst. Biologische Lebewesen und ihre Entwicklung folgen nicht nur dem Prinzip âmehr ist andersâ, sondern scheinen sich in mancher Hinsicht qualitativ von nicht-biologischen PhĂ€nomenen zu unterscheiden, die auf individuelle Formen des âErscheinungsphĂ€nomensâ hinweisen, was eine neue physikalische Theorie erfordert.Der Unterschied zwischen Biologie und Physik (zumindest wissen wir) besteht nicht darin, dass ânichts in der Biologie Sinn macht, auĂer im Lichte der Evolutionâ [3], wĂ€hrend in der Physik âalles Sinn machtâ. Die letzte Aussage scheint tatsĂ€chlich auĂerhalb der Grenzen der Quantenphysik nicht wahr zu sein, da das gesamte Universum nur im Lichte seiner Entwicklung im Verlauf von 13,8 Milliarden Jahren definitiv richtig wahrgenommen werden kann.Nach der obigen Analogie löst die Messung sowohl in der Biologie als auch in der Physik den Pfeil der Zeit aus und schafft die Notwendigkeit, die Evolution zu erkennen. Die biologische Evolution ist jedoch durch signifikante Unterscheidungsmerkmale gekennzeichnet, ein Versuch, einige davon hier abzudecken, insbesondere durch Anwendung der Konzepte der Physik der kondensierten Materie wie Frustration und Versickerung (Zerstörung und Versickerung) auf die zentralen Prozesse der biologischen Evolution. Offensichtlich bezieht sich die Analyse und Diskussion des hier vorgestellten Materials nur auf vorlĂ€ufige Ăberlegungen fĂŒr die kontinuierlichen, koordinierten BemĂŒhungen, die erforderlich sind, um Biologie und Physik zu kombinieren.Bibliographie1. Darwin C: Ăber den Ursprung der Arten; 1859.
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