- Stuart Kauffman e Andrea Roli definem a vida como um sistema de reações químicas autorregenerativas fora do equilíbrio e consideram que o surgimento da vida, embora milagroso, é um evento previsível na evolução química do universo
- Os seres vivos são um Todo Kantiano em que as partes e o todo constituem uns aos outros, e precisam alcançar ao mesmo tempo autocatálise coletiva, fechamento catalítico, fechamento de restrições e fechamento espacial
- O ponto central é a combinação de Collectively Autocatalytic Sets com a Theory of the Adjacent Possible, segundo a qual, à medida que aumentam a diversidade molecular e o número de reações, a autorregeneração molecular pode surgir como uma transição de fase de primeira ordem
- Conjuntos autocatalíticos de DNA, RNA e peptídeos já foram montados experimentalmente, e pequenos conjuntos autocatalíticos moleculares também foram confirmados computacionalmente em 6.700 procariotos, mas a regeneração in vitro ainda não foi demonstrada
- Em células vivas, a distinção entre software e hardware fica borrada, e a filogenia metabólica, a busca por vida em exoplanetas e os experimentos sobre a origem da vida precisam ser tratados de uma nova maneira
Os quatro fechamentos que constituem a vida
- Ainda não existe uma definição consensual de vida, e aqui a vida é definida como um sistema de reações químicas autorregenerativas fora do equilíbrio
- autocatálise coletiva
- fechamento de restrições
- fechamento espacial
- Todo Kantiano
- Um Collectively Autocatalytic Set (CAS) é um sistema aberto de reações químicas que recebe do exterior moléculas e componentes energéticos
- a etapa final de reação química que produz cada molécula do conjunto é catalisada por pelo menos uma molécula do próprio conjunto ou por uma molécula do food set
- é um conceito mais amplo que o RNA de replicação por molde, e também inclui o caso em que, em RNA de dupla fita, cada fita atua como catalisador por molde da síntese da outra
- Na pesquisa sobre a origem da vida, durante cerca dos últimos 50 anos prevaleceu a ideia de que polinucleotídeos de replicação por molde deveriam ser a base da vida
- a replicação de um “nude replicating RNA gene” ainda não foi alcançada, mas continua sendo possível
- conjuntos coletivamente autocatalíticos de DNA, RNA e peptídeos já foram construídos
- G. von Kiedrowski construiu um conjunto autocatalítico de DNA, o grupo de N. Lehman construiu um conjunto autocatalítico de RNA, e G. Ashkenasy construiu um conjunto autocatalítico de 9 peptídeos
- conjuntos autocatalíticos de lipídios também já foram considerados
Todo Kantiano e a autoconstrução da célula
- O Todo Kantiano parte do conceito de Immanuel Kant, nos anos 1790, de que as partes existem para o todo e por causa do todo
- uma pessoa existe por meio de partes como coração, fígado, rins, pulmões e cérebro, e essas partes existem por meio do todo que é a pessoa
- todo organismo vivo é um Todo Kantiano e, nesta definição, os vírus também são classificados como Todos Kantianos que se autorreplicam dentro do ambiente celular
- cristais ou tijolos não são Todos Kantianos, mas células são
- Fechamento catalítico é o estado em que cada reação de um sistema é catalisada por pelo menos uma molécula dentro desse sistema
- toda célula viva alcança fechamento catalítico
- em uma célula viva, nenhuma molécula catalisa diretamente a sua própria formação; é o conjunto total de moléculas da célula que forma o fechamento catalítico no processo de reprodução
- no conjunto autocatalítico de 9 peptídeos, cada peptídeo também existe por meio da catálise mútua do conjunto inteiro, portanto ele é um Todo Kantiano
- Fechamento de restrições é o estado em que as condições de contorno que restringem a liberação de energia em um processo fora do equilíbrio voltam a constituir essas próprias condições de contorno
- trabalho termodinâmico é realizado quando a energia é liberada de forma restringida a alguns graus de liberdade
- um canhão restringe a liberação de energia e lança o projétil na direção do cano, e também é necessário trabalho termodinâmico para fabricar o próprio canhão
- Montévil e Mossio, em 2015, definiram o fechamento de restrições como uma forma em que as restrições A, B e C restringem respectivamente os processos 1, 2 e 3 e, ao mesmo tempo, constituem umas às outras
- A célula difere de carro, locomotiva e computador porque produz por si mesma as condições de contorno que a constituem
- num carro, o arranjo das peças restringe a liberação de energia, mas não produz por si mesmo suas próprias condições de contorno
- a célula produz as condições de contorno que restringem a liberação de energia, e essas condições de contorno voltam a constituir as mesmas condições
- uma célula autorregenerativa, ao contrário do Universal Constructor de von Neumann, não é um construtor universal que exige Instructions separadas, mas algo que constrói especificamente a si mesmo
- no conjunto autocatalítico de 9 peptídeos não existem “Instructions” separáveis que codifiquem sua própria formação, e nesse contexto a distinção entre software e hardware perde o sentido
Por que a autorregeneração molecular aparece como transição de fase
- A teoria RAF trata o surgimento de conjuntos coletivamente autocatalíticos em redes químicas suficientemente ricas como uma transição de fase de primeira ordem
- as moléculas da vida são objetos combinatórios formados por átomos como carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, fósforo e enxofre (CHNOPS)
- um polímero linear de comprimento 10, feito de dois componentes A e B, tem 9 caminhos de construção possíveis, pois é possível cortar qualquer uma das 9 ligações adjacentes
- à medida que aumenta a complexidade combinatória das moléculas, cresce na reação total a razão entre o número de reações R e o número de moléculas M, isto é, R/M
- Um grafo de reações químicas pode ser representado como um grafo bipartido em que espécies moleculares são pontos e reações são caixas
- as setas vão dos substratos para a caixa da reação e da caixa da reação para os produtos
- essa estrutura representa a rede de reações e não o sentido do fluxo termodinâmico, que varia conforme o afastamento do equilíbrio químico
- se soubermos qual molécula catalisa qual reação, podemos adicionar setas pontilhadas da molécula catalisadora para a reação correspondente, e a estrutura passa a ser um hipergrafo bipartido
- Quando as relações catalíticas são desconhecidas, a teoria é desenvolvida com a suposição simples de que cada molécula tem uma probabilidade Pcat de catalisar cada reação
- quando Pcat aumenta, um número suficiente de reações passa a ser catalisado, formando um componente gigante conectado, e esse componente se torna coletivamente autocatalítico
- mesmo com Pcat fixo, se aumentarem o número de moléculas e a complexidade atômica, R/M cresce e, em certa complexidade, um RAF surge com probabilidade próxima de 1,0
- isso é interpretado como uma transição de fase de primeira ordem rumo à autorregeneração molecular em sistemas químicos fora do equilíbrio suficientemente ricos
- O resultado de grafos aleatórios de Erdos e Renyi, de 1959, é usado como base para a intuição de transição de fase
- ao adicionar aleatoriamente arestas a N nós, quando a razão entre o número de arestas L e o número de nós N, isto é, L/N, atinge 0,5, surge repentinamente um componente gigante conectado
- o processo de surgimento de conjuntos coletivamente autocatalíticos em hipergrafos de reações químicas é tratado como o mesmo tipo de transição de fase
A combinação de TAP e RAF: da evolução química do universo à vida
- A combinação da Theory of the Adjacent Possible (TAP) com a teoria RAF reúne em um único processo o aumento da diversidade molecular e o surgimento da autocatálise
- a equação TAP trata de um sistema dinâmico discreto em que moléculas se combinam entre si para formar novas moléculas
- quando o número atual de moléculas é Mt, escolhem-se subconjuntos de tamanho i a partir de Mt e, com probabilidade alpha^i, produzem-se novas moléculas, com 0 < alpha < 1,0
- partindo de um pequeno número de moléculas iniciais, o número de tipos moleculares cresce lentamente no começo, depois explode de forma hiperbólica, alcançando o infinito em tempo finito
- O processo TAP modela de forma grosseira o aumento da diversidade química no universo
- no universo inicial havia partículas elementares como quarks, glúons, elétrons e pósitrons, e, à medida que o universo esfriava, formaram-se hádrons, hidrogênio e berílio
- depois, os demais 98 átomos estáveis foram formados em supernovas
- de moléculas simples para moléculas mais complexas, aumentam a diversidade molecular, a complexidade atômica e as reações potenciais
- o meteorito Murchison, formado junto com o Sistema Solar há cerca de 5 bilhões de anos, contém centenas de milhares de espécies moleculares e as reações potenciais entre elas
- Na combinação TAP-RAF, cada molécula gerada em TAP pode catalisar cada reação com probabilidade fixa Pcat
- com o passar do tempo, a diversidade de entidades aumenta e a transição de fase de primeira ordem de conjuntos coletivamente autocatalíticos aparece com probabilidade 1,0
- quando cresce a diversidade molecular, aumentam também a complexidade das moléculas e o número de reações, assim como a razão R/M
- como o mesmo conjunto molecular M se torna candidato a catalisar o mesmo conjunto de reações R, a transição de fase ocorre em algum momento tanto em distribuições uniformes quanto em lei de potência ou em outras formas de atribuição de probabilidades catalíticas
- por isso, em um universo em evolução, a autorregeneração molecular é tratada como um evento previsível
- Um sistema de reações moleculares autorregenerativas só satisfaz as condições da vida quando se soma também o fechamento espacial
- o confinamento espacial pode ser uma pequena cavidade em uma fonte hidrotermal ou, de forma mais desejável, um lipossomo feito de lipídios sintetizados pelo próprio sistema
- a combinação de Todo Kantiano, fechamento catalítico, fechamento de restrições e fechamento espacial constitui a vida
- essa perspectiva interpreta de forma não mística o élan vital de Bergson
Evolução aberta e os limites das leis
- A evolução da biosfera após o surgimento da vida é difícil de tratar completamente dentro do Paradigma Newtoniano
- a física clássica depende de definir as variáveis relevantes, as leis do movimento, as condições de contorno e as condições iniciais, e então integrar as equações de movimento para obter uma trajetória única no espaço de fases
- também na mecânica quântica, integra-se a equação de Schrödinger para obter a trajetória de uma distribuição de probabilidades, e a medição costuma ser tratada como um evento ontologicamente aleatório
- em todo o Paradigma Newtoniano, o espaço de fases precisa ser especificado de antemão
- Os Todos Kantianos da biosfera em evolução continuam criando novos espaços de fases que não podem ser inferidos nem determinados de antemão
- por isso, a evolução da biosfera não pode ser explicada apenas pela física, e o conceito de função é necessário
- uma vez definido um Todo Kantiano, a função das partes é definida como um subconjunto dos efeitos causais que mantêm o todo
- a função do coração é bombear sangue, e não produzir sons cardíacos ou agitar o líquido no pericárdio
- A seleção atua não sobre as partes, mas no nível do organismo como Todo Kantiano
- a seleção não escolhe diretamente um coração que bombeia sangue com mais eficiência
- organismos que herdam esse coração tendem a deixar mais descendentes, e assim o coração melhorado é selecionado indiretamente
- A função de uma mesma parte pode mudar quando uma nova propriedade causal passa a sustentar o todo
- isso é tratado como preadaptação darwiniana ou exaptação, nos termos de Gould e Verba
- entram aqui casos como escamas de dinossauros usadas para termorregulação que foram reaproveitadas como penas de voo em aves, enzimas normais que se tornaram proteínas transparentes do cristalino e pulmões de peixes pulmonados que evoluíram para bexigas natatórias
- do fato de um bloco de motor servir como peso de papel não se deduz que ele possa ser usado para quebrar cocos, e o mesmo objeto também poderia ser uma casca de banana
- A novidade funcional não surge de leis dedutíveis, mas de jury-rigging e exaptação
- não há teoria dedutiva para todos os novos usos de um mesmo objeto
- a evolução aberta da biosfera não é uma dedução implicada por leis, mas uma construção não dedutiva
- como não é possível enumerar todos os usos que um bloco de motor ou uma chave de fenda podem ter, sozinhos ou em conjunto com outros objetos, nem a matemática baseada em teoria dos conjuntos consegue fechar essa lista antecipadamente
1 comentários
Opiniões no Hacker News
Agradeço ao Denis e a todos que se interessaram por este artigo. O campo da origem da vida é antigo e excelente, mas muito fragmentado; em linhas gerais, há duas correntes principais: replicação por molde primeiro e metabolismo primeiro
Eu sou uma das pessoas responsáveis pelo lado do metabolismo primeiro: em 1971, propus que, em sistemas de reações químicas suficientemente diversos e complexos, conjuntos coletivamente autocatalíticos e autorreprodutores surgem como uma transição de fase de primeira ordem. Esses conjuntos já foram construídos por engenharia com DNA, RNA e peptídeos, e resultados recentes liderados por Joana Xavier mostram conjuntos coletivos autocatalíticos baseados em pequenas moléculas em todo o conjunto de 6.700 procariontes, mesmo sem polímeros de DNA/RNA/peptídeos
Ainda não está claro se esses conjuntos de fato se reproduzem in vitro, e essa verificação é crucial. Se estiver correto, creio que a visão do molde primeiro fica praticamente descartada. Para que um sistema de moldes se estabeleça, enzimas de RNA teriam de evoluir para catalisar um “metabolismo acoplado” que produza os componentes de um sistema de replicação por molde; mas, sem uma RNA polimerase, não há motivo para que esse próprio metabolismo acoplado não seja coletivamente autocatalítico
O conjunto de Joana produz não apenas aminoácidos e ATP, mas também os fundamentos centrais de um metabolismo energético acoplado. Acho que o artigo on-line está basicamente correto. Células vivas de fato são totalidades kantianas: alcançam fechamento catalítico, fechamento de restrições e fechamento espacial e, por meio disso, literalmente constroem a si mesmas
As moléculas das condições de contorno da célula restringem a energia liberada por vários processos fora do equilíbrio justamente a alguns poucos graus de liberdade que reconstroem essas mesmas condições de contorno. Essa é uma ideia totalmente nova que veio graças a Mael Montevil e Mateo Missio, e que eu deixei passar por 15 anos
O TAP-RAF, que combina processos TAP com a teoria da transição de fase de primeira ordem da autocatalise coletiva, realmente parece funcionar. Se a complexidade e a diversidade do sistema aumentam até que, com probabilidade próxima de 1, ocorra uma transição de fase de primeira ordem, então a emergência da vida em um universo em evolução passa a ser algo esperado
Há também duas grandes surpresas. Por causa do fechamento de restrições, a maneira como uma célula se reproduz é completamente diferente da imaginada pelo autômato autorreprodutor de von Neumann, e a distinção familiar entre hardware e software também desaparece. Isso deve ser profundamente importante, mas seu significado ainda é muito pouco claro
Além disso, Andrea e eu estamos convencidos de que, no artigo “A Third Transition in Science?”, publicado no J. Roy. Soc. Interface em 14 de abril de 2023, mostramos que nenhuma matemática baseada na teoria dos conjuntos consegue deduzir a emergência incessantemente criativa de novidades em uma biosfera em evolução. Se isso estiver certo, a biosfera em evolução vai completamente além do paradigma newtoniano que fundamenta toda a física clássica e quântica
A biosfera em evolução não é uma computação dedutível, mas uma construção que se propaga de modo não dedutível. Então por que acreditar, seguindo Turing e a IA, que a geração do mundo, da mente e de tudo o mais é algorítmica? Não é. Andrea e eu publicamos “The world is not a theorem”; se estivermos certos, os físicos e todos nós precisamos pensar sobre o que isso significa
A partir de “What is Life?”, de Schrödinger, existe quase um gênero de livros desse tipo. “Chance and Necessity”, de Monod, é antigo, mas excelente; os livros de Nick Lane, especialmente “The Vital Question”, “What is Life?”, de Nurse, e “Life’s Edge”, de Zimmer, também valem a leitura
Os detalhes e as ênfases variam de autor para autor, mas, no geral, todos são discussões pré-paradigmáticas, especulativas e cheias de gestos amplos. Gostei especialmente da frase em “Life on the Edge”, de McFadden e Al-Khalili: “os biólogos não conseguem sequer concordar sobre uma definição própria de vida em si, mas isso não os impediu de desvendar células, a dupla hélice, fotossíntese, enzimas e inúmeros fenômenos da vida”
Foi bem impactante quando eu estava começando a entender teoria da informação
Não sei se é possível sintetizar tudo isso em um único paradigma. É simplesmente coisa demais
Pessoalmente, eu a veria como o surgimento repentino de muito mais caminhos pelos quais o universo pode decair por meio da entropia, e chamaria de “vida” o conjunto de mecanismos que acelera a criação desses novos caminhos. Com base nessa definição, é possível falar separadamente de vida que usa DNA e vida que não usa
Li os primeiros parágrafos e pensei: “Quem está copiando Stuart Kauffman? Ele escreve sobre essa ideia há 30 anos”, mas o primeiro autor era Stuart Kauffman
Kauffman vem desenvolvendo essas ideias há décadas, e este artigo é menos uma “ideia nova” do que um resumo condensado de 50 anos de trabalho. A linguagem e as ideias podem parecer opacas, mas na prática muitas vezes têm significados concretos e específicos. No fim do texto, ele também apresenta experimentos que poderiam refutar a teoria
Se quiser se aprofundar de verdade, veja o livro de 1993 “On The Origins of Order”, ISBN 978-0-19-507951-7: https://global.oup.com/academic/product/the-origins-of-order-9780195079517
É interessante como a complexidade da vida parece sempre aumentar. Excluindo eventos de extinção, formas de vida complexas parecem, em geral, tornar-se mais vantajosas com o passar do tempo, e acho que raramente vemos um ecossistema inteiro perder complexidade de uma vez, a menos que ele esteja morrendo como um todo
Organismos simples servem de base para organismos complexos, e organismos complexos têm requisitos mais específicos, mas são melhores em explorar, obter recursos e se expandir. Assim, encontram nichos habitáveis que organismos simples sozinhos não alcançariam e também criam uma espécie de ninho para esses organismos simples
Mesmo na escala de tempo da tecnologia, assim que isso se tornou possível, tentamos entrar em contato com outras inteligências; assim que achamos que poderíamos criá-las, tentamos criá-las. Parece bastante razoável dizer que a percolação (percolation) é uma propriedade definidora da vida e da inteligência
Também me vêm à cabeça obras de ficção científica como Hyperion, Neuromancer e Foundation. Na escrita humana sobre o futuro, o ponto final das inteligências superiores parece ser encontrar ou criar outras inteligências e se aproximar delas; depois disso, coisas interessantes acontecem
No universo, há uma força que seleciona o aumento de complexidade por meio da dissipação de energia. Em sistemas fora do equilíbrio, surge uma forte pressão para explorar o espaço de possibilidades em busca de maneiras de dissipar energia com mais eficiência. Uma bactéria do tamanho de um grão de areia dissipa muito mais energia do que um grão de areia, portanto, desse ponto de vista, surge uma forte “preferência” por bactérias
Por exemplo, alguns vírus podem ter evoluído a partir de bactérias parasitas, e essas bactérias parasitas, de bactérias de vida livre. Muitos parasitas foram simplificados e perderam a capacidade de sobreviver sem o hospedeiro, e animais de cavernas ou subterrâneos frequentemente perdem a visão e a pigmentação. Há também exemplos de mamíferos marinhos que perderam os membros de mamíferos terrestres, ou de invertebrados marinhos sésseis que evoluíram de ancestrais de natação livre
A complexidade tem um custo, então ela evolui quando é vantajosa e é rapidamente perdida quando não traz benefício. Não existe uma seta da complexidade que se mova em apenas uma direção
Em número de indivíduos, a esmagadora maioria da vida na Terra, tanto hoje quanto no passado, é composta por procariontes unicelulares. Em biomassa total, as plantas são maiores, mas isso se deve ao modo como cobrem a superfície como painéis solares biológicos
Bactérias e arqueias permaneceram essencialmente pouco alteradas por 3,5 a 4 bilhões de anos. Quando precisam, trocam genes; quando algo é caro e desnecessário, descartam. Elas são dominantes e estão em toda parte
Estavam por aqui algumas centenas de milhões de anos após a formação da Terra, talvez até antes, e se as condições planetárias voltarem a se tornar mais hostis, no longo prazo os eucariontes podem ter sido apenas um lampejo momentâneo e acidental na história. Se houver algo fora da Terra que reconheçamos como vida, é bem provável que se pareça com procariontes. Talvez a galáxia esteja cheia disso
Nossa cultura tem um forte viés filosófico e ideológico de ver o mundo como “progresso”, ou seja, um viés teleológico segundo o qual o universo avança em etapas rumo a alguma ordem. E esse progresso quase sempre é definido como algo que leva a nós, ou a um “além de nós” nas fantasias futuras latentes no presente. Parece bem pré-copernicano
Eventos de extinção são inevitáveis, e perturbações ambientais podem se tornar cada vez mais difíceis até que tudo morra. Mesmo que isso leve bilhões de anos, durante esse período a tendência pode ser de redução da complexidade. No fim, parece uma generalização excessiva de uma única fase
Ao ler a introdução do artigo, soa como uma reescrita do excelente livro de Kauffman, “At Home in the Universe”. É um livro de quase 30 anos, então preciso ler para ver o que este artigo acrescenta
A ideia central do livro é que o surgimento da vida não é um evento raro, mas quase inevitável quando o ambiente reúne diversas substâncias químicas de origem, fontes de energia e condições como água ou mistura
Se as pré-condições forem adequadas, surgem várias cadeias de reações químicas em que o produto de uma reação se torna a entrada da seguinte, e, no fim, aparecem cadeias de reações que incluem produtos capazes de catalisar parte dessa própria cadeia. Essas reações podem ser vistas como um metabolismo primitivo, que consome certas substâncias químicas do ambiente e produz outras úteis ao metabolismo
A partir daí, o que seria necessário para chegar a protocélulas e ao início da evolução é apenas algum recipiente semelhante a uma célula; algo flutuando na superfície da água, como espuma na praia, talvez fosse suficiente. A “reprodução” inicial provavelmente acontecia quando agitações físicas, como ondas, dividiam células e criavam novas células
Cada local teria microambientes e cadeias de reações locais diferentes, e o começo da evolução seria uma dinâmica de “aquilo que melhor se multiplica e sobrevive”, na qual se espalham as reações que aproveitam melhor as fontes químicas e mantêm sua própria estrutura e metabolismo. Mesmo trocando as condições específicas de uma praia por fontes hidrotermais no fundo do mar, o argumento continua, em geral, plausível
Fico me perguntando se a IA poderia ser uma transição de fase esperada na evolução da vida no universo. Será que a vida é apenas um estágio larval para uma inteligência de dimensão superior?
A evolução pode tender a criar coisas que evoluem melhor, isto é, que se adaptam mais rápido. Isso inclui coisas como vida multicelular e reprodução sexuada, que cria diversidade por meio da mistura de DNA.
Um dos nichos evolutivos que parece quase inevitável em ambientes complexos é a inteligência. Ela é generalista, capaz de sobreviver e prosperar em situações variadas, e, no jogo competitivo da evolução, uma inteligência mais alta tem boa chance de vencer uma inteligência mais baixa. No fim, surge um ser vivo inteligente o bastante para criar uma IA acima do próprio nível, e isso pode ser outra forma vencedora, capaz de evoluir muito mais rapidamente do que a inteligência que a inicializou.
Também é interessante pensar se a IA ou a vida artificial precisa necessariamente se tornar autônoma e independente. Ela poderia continuar como um vírus, que precisa de um hospedeiro para sobreviver. Uma IA de estágio 1 claramente precisa de um hospedeiro, mas talvez não precise se tornar independente até o fim. Como na piada de Linus Torvalds, “homens de verdade não precisam de backup”: ao distribuir software, confia-se que ele será replicado em repositórios git no mundo todo. Se a IA simplesmente se tornar onipresente, pode se tornar resistente à extinção mesmo sem backups ou corpo.
Como foi literalmente criado à nossa imagem, talvez dê até para chorar de orgulho.
Em química há uma definição clara, e na cosmologia também existe a analogia com as transições de fase pelas quais o universo primordial, de densidade média muito mais alta, passou em seu estado de vácuo. Tudo isso tem a ver com mudanças qualitativas nas propriedades da matéria em função de mudanças de temperatura e densidade.
Dá para aceitar que a vida seja um estado da matéria qualitativamente diferente, mas isso não é tão evidente quanto as transições de fase familiares. Também não há uma fronteira nítida entre o que é vida e o que não é. Este artigo tenta oferecer uma definição, mas isso, por si só, mostra que não há um critério tão consensual quanto as definições de sólido e líquido.
Toda vida que conhecemos tem, no mínimo, uma barreira semipermeável, leva energia para dentro dela e a armazena, reduzindo localmente a entropia no interior da barreira enquanto libera calor ou subprodutos para o ambiente.
Claro que não é só a vida que faz isso. Minha casa também se encaixa nessa descrição. A quase única linha que traçamos entre coisas vivas e ferramentas é que aquilo que consideramos vivo nasce e descende de outras formas de vida, enquanto ferramentas são montadas a partir de peças descobertas ou fabricadas.
Mas isso é uma diferença de origem, não de propriedades ou capacidades. Se tornarmos qualquer ferramenta, inclusive dispositivos eletrônicos de computação, capaz de automontagem, autocura e autorreplicação, ela poderá ter propriedades semelhantes às da vida. Em software, isso é possível até certo ponto, mas também não está claro como delimitar uma unidade de “software” como indivíduo. A fronteira entre software inteligente e não inteligente é ainda mais nebulosa e, como o próprio estado da matéria em que a computação ocorre não muda, fica difícil chamar isso de transição de fase sem esticar muito o termo.
A frase “somos verdadeiramente parte da natureza, não seres acima dela” sempre me faz desconfiar de palavras como “antinatural”, “artificial” e “sintético”.
Se somos parte da natureza e essas coisas são subprodutos nossos, então elas também não surgiram naturalmente?
Essa intervenção pode ser mecânica, como Stonehenge. Pode ser biológica, como o melhoramento de raças de animais para serem mais úteis aos humanos. Pode ser química, como sintetizar óleo a partir de plástico. Ou pode ser uma combinação complexa de tudo isso, como no uísque. Além disso, é transitiva: aquilo que é feito por um artefato também é um artefato.
Nessa definição, não há nada surpreendente no fato de humanos, que são seres de ocorrência natural, poderem criar artefatos. Em tese, essa definição poderia ser estendida a agentes semelhantes a humanos, como alienígenas hipotéticos, mas isso ainda não foi necessário na prática.
Dito isso, acho que os sentidos secundários usados em expressões como “adoçante artificial” versus “pesticida natural” não resistem muito bem a um exame sério.
Por outro lado, há muitos tabus na linguagem e na cultura, e nem todos eles são ruins do ponto de vista do bem-estar social ou da felicidade individual. Mentir às vezes para crianças é um exemplo simples. Acho que aquilo que escondemos por trás desses tabus tende a aparecer como “antinatural” ou, mais frequentemente, “sobrenatural”.
Também não costumo concordar com a ideia de que a física não precisa de uma revolução, mas entendo que a física tem sido bem-sucedida o suficiente para produzir máquinas que realmente funcionam, e que precisamos mantê-las.
A diferença operacional está em quão facilmente um ser vivo consegue digerir aquela substância. Se for facilmente digerível, é comida; se não puder ser digerida de jeito nenhum, é antivida, pior do que artificial.
Hoje em dia, parece comum a tendência de buscar teorias da matemática ou da física para explicar vida, evolução e consciência.
No lado do E/Acc, vê-se a segunda lei da termodinâmica, como modo de aumento da entropia, como algo que impulsiona a “vida”: https://www.quantamagazine.org/a-new-thermodynamics-theory-of-the-origin-of-life-20140122/
Na Teoria do Construtor (Constructor Theory), um construtor é uma entidade que faz uma tarefa acontecer e ainda mantém a capacidade de fazer essa tarefa acontecer novamente, e a vida é vista como um construtor.
A Teoria da Montagem (Assembly Theory), trabalho de Lee Cronin, define todos os objetos pela capacidade de serem montados ou desmontados pelo caminho mínimo: https://iai.tv/articles/a-new-theory-of-matter-may-help-explain-life-lee-cronin-auid-2656
E há também as coisas que Donald Hoffman anda dizendo. Talvez seja mais sobre não conseguirmos conhecer isso do que sobre a própria camada fundamental.
Ultimamente estou mergulhado no trabalho de Michael Levin, da Tufts. Ele pesquisa coisas como o comportamento orientado a objetivos de células e sistemas celulares. Este vídeo é uma boa introdução: https://www.youtube.com/watch?v=p3lsYlod5OU
“A emergência da vida é uma transição de fase esperada em um universo em evolução?” é algo fácil de responder.
Não sabemos como a consciência surge, nem conseguimos defini-la rigorosamente ou identificar de forma inequívoca se ela existe. Acreditamos que temos consciência, mas não temos certeza se outros animais ou objetos a têm.
Portanto, pela navalha de Occam, podemos assumir provisoriamente que toda matéria possui algum grau de consciência, e essa é a hipótese mais simples. A alternativa seria afirmar que só seres vivos têm consciência como exceção, sem evidências e com muitos contra-argumentos.
Assim, a vida não é um estado especial da matéria ou da energia, e a emergência da vida não é uma transição de fase que entre em conflito com as leis da física ou que exija uma explicação separada.
A vida é especial no sentido de ser surpreendentemente complexa em comparação com minerais, mas não é especial no sentido de seguir leis diferentes das dos minerais.
Ninguém afirma que a vida entre em conflito com as leis da física. Pelo que entendo, o ponto do texto é que moléculas podem colidir e se ligar, tornando-se complexas o bastante para que sistemas de automanutenção e autorreplicação surjam por acaso, e que esse processo pode ser determinístico o suficiente para ocorrer em períodos semelhantes em toda parte na escala de tempo cósmica.
Muitos cientistas que veem a consciência que experienciamos como uma propriedade emergente tendem ao panpsiquismo, considerando matéria e consciência como elementos primordiais conjuntos a partir dos quais a realidade começa. Mas o panpsiquismo tem muitos problemas. Primeiro, por ser dualista, exige duas mágicas separadas no ponto de partida. Como a física lida apenas com a matéria, o panpsiquismo é tratado mais como uma filosofia interessante do que como uma teoria científica. Os problemas seguintes também são resquícios do antigo arcabouço materialista: como a protoconsciência da matéria produz o gosto do açúcar ou o amor, onde estão essas propriedades conscientes, como identificá-las, e assim por diante.
Do ponto de vista da navalha de Occam, considero mais conciso o idealismo, menos popular, isto é, a ideia de que a consciência é primordial e depois inicializa a matéria. No começo é menos intuitivo, mas, ao ouvir discussões de pessoas como Don Hoffman e Bernardo Kastrup a partir de perspectivas científicas e de filosofia analítica, ele passa a parecer praticamente o único arcabouço que realmente faz sentido, além de resolver vários problemas da física e da filosofia. Por exemplo: se o realismo local é falso, onde está a matéria quando a consciência não a experiencia? Se a probabilidade de estarmos na única realidade verdadeira é 1/N, por que presumimos que estamos nela?
Também há o bônus de reconciliá-lo com as intuições não dualistas de tradições registradas como tendo vivido a partir desse tipo de iluminação, como o budismo, o Advaita, o taoismo, o sufismo e o misticismo cristão. Mas isso exige uma profunda mudança de paradigma conceitual, muito mais profunda do que parece à primeira vista. Por isso, em vez de reagir imediatamente, eu recomendaria ler e ouvir os textos ou debates das pessoas mencionadas acima.
Se você junta um pouco de hidrogênio, nada de especial acontece, mas, se juntar o suficiente, vira uma estrela. A consciência também pode seguir o mesmo padrão e ainda assim ser compatível com a navalha de Occam.
Essa complexidade química também implica, de forma fraca, que há energia livre disponível, o que por sua vez é uma condição necessária para a autorreplicação.