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Titolo: evoluzione darwiniana ed entropia

La teoria di Darwin afferma che l'evoluzione è guidata da mutazioni
casuali e dalla selezione naturale.
Nonostante i progressi della genetica e della biologia molecolare
abbiano confermato questa visione,molti scienziati nutrono un certo
scetticismo al riguardo.
Non è facile da accettare l'idea che la straordinaria complessità
di molti organismi sia il frutto di eventi casuali e che il risultato
di questa evoluzione si sia conservato per tanti milioni di anni.
Maggiore è la complessità di una struttura più questa è fragile
nei confronti di eventuali variazioni che può subire.
Per esempio un errore minimo nella cucitura di un abito può
addirittura non essere notato,ma se c'è una piccola differenza
nella realizzazione di un circuito elettronico rispetto al progetto
originario l'intero sistema potrebbe diventare inservibile.
Quanto detto si può esprimere in termini di ENTROPIA.
La definizione probabilistica di entropia indica che la casualità
spinge verso il disordine e la perdita di struttura.
Pare che gli esperimenti in biologia abbiano dimostrato proprio
questo,cioè che la maggior parte delle mutazioni genetiche siano
dannose.
Personalmente non riesco a capire quali siano le difficoltà sostanziali
nell'accettare una teoria,quella dell'evoluzione naturale,che oltre ad
essere riuscita a sopravvivere nel corso degli anni ha anche il pregio
di una grande semplicità nell'enunciato.
Torniamo a parlare di entropia ed immaginiamo il solito recipiente
pieno di molecole in moto caotico.
Supponiamo,inoltre,che le molecole siano in numero di N.
Se si immagina il contenitore diviso idealmente in due parti identiche,
la singola particella ha il 50% di probabilità di trovarsi da una parte
o dall'altra.
Quindi ci sono N+1 possibili configurazioni tutte equiprobabili.
Se inizialmente si hanno,per es.,solo 100(<<N) molecole da una
parte,la teoria ci dice che,quasi sicuramente,la configurazione successiva
sarà di 101 molecole e non 99,perchè è molto più probabile che
sia una delle N-100 molecole a passare dall'altra parte che non una
delle 100.
Dunque la casualità tende a diminuire l'ordine se il presupposto è
l'equiprobabilità degli eventi.
Riportando tutto questo in biologia possiamo affermare che il solo
effetto della casualità nella genetica sarebbe la distruzione della
vita nel corso delle generazioni.
Ed è proprio questa considerazione che rende molti scettici.
Ma perchè considerare le varie configurazioni equiprobabili?
Partendo dalla configurazione con 100 molecole da una parte si
hanno N-100/N probabilità di averne 101 nello stadio succcessivo
e appena 100/N di averne 99.
Se,però,un principio misterioso favorisse,rendendolo molto più probabile,
il passaggio delle molecole meno numerose dall'altra parte,l'evoluzione
potrebbe essere verso un ordine crescente.
Questo principio potrebbe essere la "morte",molto più probabile
delle configurazioni con 101 molecole rispetto a quelle con 99.
E' proprio quello che avviene in natura agli organismi viventi.
In natura morte e vita sono eventi indissolubili,l'una non può esistere
senza l'altra.
Se non ci fosse la vita niente morirebbe,ma se non ci fosse la
morte creatrice,principio selettivo che si oppone all'equiprobabilità
degli eventi,la vita si dissolverebbe.
Sinceramente non riesco proprio a capire questo antiriduzionismo a tutti
i costi.
Voi che ne pensate?
Conoscete qualche sito su cui approfondire l'argomento?

 degli eventi,la vita si dissolverebbe.
La morte come meccanismo per ridurre l' entropia potrebbe essere  un'
idea affascinante... 
pero' fammi provare a stare coi piedi per terra e a sollevare due
obiezioni alla base di quanto dici:
1) l' aumento di entropia come principio regolante l' evoluzione di
sistemi macroscopici vale SOLO per sistemi isolati (ovvero che non
scambino energia, o particelle e, per sistemi semplici, il volume sia
costante). Non mi sembra che queste siano le condizioni naturali per un
sistema vivente ( soprattutto se vuole continuare a vivere :-) ).
2) anche per i sistemi isolati di cui sopra, l' aumento di entropia
implica in senso stretto solo la tendenza del sistema a "campionare
tutti gli stati equiprobabili" senza limitazioni di sorta (dopo di che,
nel caso del contenitore diviso da un setto, ci sono un' enormita' piu'
configurazioni in cui il gas e' equidistribuito rispetto a quelle in cui
ci sia uno squilibrio misurabile ai due lati del setto).
Tuttavia quando si parla di "ordine" o "disordine" come li definiamo
operativamente in modo generale ?
La storiella dell' entropia == disordine e' presente dappertutto. Pero'
occorre fare molta attenzione ad interpretarla. Finche' si parla di gas
ideali, tutto torna.
Pero' i gas ideali sono un caso limite assolutamente non rappresentativo
della ricchezza della termodinamica dei sistemi reali.
E nei sistemi reali ci sono le interazioni. 
I gas ideali non cristallizzano. I sistemi reali si'. Secondo l'
accezione comune, un gas dovrebbe essere piu' disordinato di un
cristallo, vero ?
E allora come mai in un sistema statistico di palle da biliardo (quelle
che in meccanica statistica si chiamano "sfere dure") il solido ha
entropia maggiore delle fasi fluide ? E non e' il solo esempio che si
potrebbe fare...
Forse bisognerebbe digerire questi "altri" aspetti dell' entropia prima
di passare alle applicazioni all' Universo, la vita e tutto quanto...
Rendendomi conto di aver gettato un sasso pesante nello stagno, mi fermo qui.
Ciao
Giorgio

Volevo solo aggiungere un'osservazione: diversi anni fa
 (fine'70-'80) i "creazionisti" americani tentarono di usare il secondo 
 principio per sostenere le loro tesi, cercando di dimostrare che, senza 
 un intervento "esterno" (= Dio), la vita non sarebbe mai potuta 
 evolvere dal "caos primigenio" a causa del secondo principio.
 La discussione poi prese altre pieghe anche di livello meno ideologico 
 e qualcuno cerco', come mi pare l'autore di questa discussione, di 
 spiegare la (necessita' della) morte attraverso il secondo principio 
 (mettere insieme queste cose mi fa sempre un certo effetto il "Secondo 
 Principio" della termodinamica in questo contesto mi fa sempre venire  
 in mente i "Dieci Comandamenti"....). 
 Un premio Nobel per la biochimica molecolare:  Jaques Monod
 scrisse un bel libro divulgativo, ma di altissimo livello, per fare un 
 po' di luce su queste cose e sull'uso errato ed ideologico del secondo
 principio, occupandosi anche dell'"apparente finalita'" che sembra 
 essere presente nella natura della vita, spiegando la differenza tra 
 "teleologia" e "teleonomia" (forse ha coniato lui questo secondo 
 termine).
 Il libro e' molto famoso, si muove su livelli molto alti e si intitola 
 "Il caso e la necessita'".
 Lo consiglio a tutti. Se non ricordo male Monod dice esplicitamente da 
 qualche parte nel libro che ne' il secondo principio ne' alcuna altra 
 legge fisica (chimica) note implicano che un essere vivente debba 
 morire.
 Comunque per dirla tutta, l'autore dichiara esplicitamente nel libro  
 una visione eccezionalmente pessimista della vita e della condizione 
 umana [simile a quella di G. Leopardi nel suo "Dialogo tra un Islandese 
 e la Natura"] che io non ho mai emotivamente condiviso. Anche se la 
 ritengo plausibile alla luce di cio' che fino ad oggi la Scienza ci ha 
 detto sull'universo e sull'apparente infima importanza che l'uomo 
 ed i suoi valori hanno in questo immenso disegno.
 Per quanto sono venuto a sapere, oggi Monod ha smesso di occuparsi 
 di biochimica e si occupa di "Scienze Cognitive".
 Ciao a tutti e Buon Millennio oltre che Natale!
 Valter Moretti
 Valter Moretti


Ciao anche a te e auguri.


Ciao



 teoria della selezione naturale sul versante della fisica.
Mah, saro' ottimista ma non vedo obiezioni ragionevoli all' evoluzione
naturale che possano venire dalla fisica. C'e' invece una storia di
obiezioni provenienti o da mancanza di informazioni corrette sulla
fisica (p. es. le idee sbagliate di Kelvin sull' eta' della terra) o
dall' uso improprio di concetti fisici al di la' del loro ambito di
applicazione ( buona parte delle discussioni basate sul secondo
principio della termodinamica).
Giorgio Pastore

Solo pochi hanno capito quali fossero i termini della questione,quindi
ho pensato di avere il dovere di spiegarmi meglio.
Schematizzando si può dire che il mio intervento era composto da
tre parti:
1)nella prima riassumevo la questione sollevata da Davies,cioè
   dell'inadeguatezza del meccanismo dei mutamenti casuali per
   spiegare l'evoluzione
2)nella seconda cercavo di mostrare che ,secondo me,c'era una
   una scappatoia. La esponevo e mi aspettavo commenti,correzioni,ma
   anche approvazioni
3)nell'ultima,dopo aver notato nella seconda parte l'importanza che
   ha la morte nel processo di evoluzione,sottilineavo come il
   binomio vita-morte fosse inscindibile,ecc..
Vi spiego quanto detto nel primo messaggio in maniera diversa.
Ve lo ricordate il cubo magico?Quel cubo colorato ,che doveva
essere risolto mettendo tutti i colori al posto giusto..
Immaginate di avere tra le mani un cubo del genere che sia quasi
risolto,cioè che manchino poche mosse alla soluzione.
Se siete bendati e non vedete quello che fate ,manovrandolo,quasi
certamente finirete per disfare quel poco ordine che già c'era,
perchè tra le tantissime configurazioni possibili è molto difficile
che troviate proprio quella che interessa a voi.
E' quello che dice Davies(e non solo) a proposito di casualità
nell'evoluzione : i mutamenti casuali nel giro di qualche generazione
finirebbero per dissolvere la vita.
(vedi un'analogia tra colori del cubo e informazione contenuta nei geni).
La portata di queste affermazioni è molto importante,se si
accettano queste premesse bisogna rifiutare in blocco tutta la teoria
di Darwin.
Immaginate adesso di avere vicino a voi un suggeritore ,che vi faccia
capire in qualche modo se la mossa che state per fare è giusta o no.
Anche da bendati in questo modo  potrete risolvere il cubo.
E' proprio questa la funzione che in natura ha la "morte":indirizza
l'evoluzione nella direzione giusta .
Ho parlato di entropia,non da un punto di vista termodinamico,ma
più vicina alla teoria dell'informazione.
In un sistema isolato l'entropia sicuramente aumenterà.
Nell'analogia del cubo,il rimanere isolati,senza suggerimenti,porta
a disfare il cubo.
Un sistema non isolato invece può anche diminuire la propria
entropia.
E' quello che accade con il suggeritore.
Poichè il problema è legato all'equiprobabilità delle configurazioni
ho trovato molto suggestivo immaginare la questione in un altro
modo : è come se l'informazione proveniente dall'esterno(il
suggerimento o la morte)favorendo alcune configurazioni a scapito
di altre eliminasse questa equiprobabilità.
Se non si accetta la casualità dei mutamenti, l'alternativa è credere che
l'evoluzione segua delle "biforcazioni"in corrispondenza di punti
critici secondo una precisa teoria(?).
E' veramente molto complicato e in più non è per niente intuitivo,a
differenza della teoria di Darwin,ma si regge benissimo senza evidenti
contraddizioni.
C'è una differenza sostanziale però tra le due interpretazioni,la
seconda presuppone l'evoluzione non più come un processo
continuo ,ma a "balzi"improvvisi.
E qui,per esempio,è importante anche il parere del biologo.
Credo che entrambi i punti di vista meritino un grande rispetto.
Speriamo che adesso qualcuno centri veramente il problema.
Auguri ,ciao.

 Ciao anche a te e auguri.
La copia che avevo io era della Mondadori, mi pare un Oscar Mondadori.
Ciao e buon anno. Valter

 tre parti:
(TAGLIONE)
Ciao, ora credo di avere capito quello che volevi dire.
Io pero' ho un problema "ab ovo": non ho comunque ben chiaro come Davies
giustifichi le sue affermazioni. Anche a me non e' chiaro come avvenga
il processo di mutazione, pero' non mi pare cosi' necessario che la
casualita' della mutazione debba *distruggere la vita*.
La mutazione avviene a livello di DNA e deve essere tale che non
impedisca il processo della duplicazione del DNA mutato, ulteriormente
una mutazione e' molto improbabile per la struttura "doppia" del DNA:
anche se avviene qualcosa su uno dei due "binari" della doppia elica,
c'e' un meccanismo biochimico di confronto con l'altro binario che 
rimette le cose a posto. Quindi la mutazione deve avvenire
contemporaneamente sui due lati del binario, cio' fornisce una
fortissima stabilita' al DNA del singolo individuo e rende poco
probabili le mutazioni, perche' vengono immediatamente "curate" a meno
che non avvengano contemporaneamente sui due binari ed in modo
compatibile. Anche se cio' avvenisse, come dicevo sopra, non e' affatto
detto che il DNA mutato e stabile riesca a riprodursi.
Io e nessuno credo sappia con certezza come siano avvenute le
mutazioni durante l'evoluzione della nostra specie, ma ci sono modi
accertati che possono dare luogo a mutazioni, per esempio la distruzione
o la creazione di nuovi legami chimici causata dall'interazione con
radiazioni. Oppure la mutazione puo' avvenire (per vari motivi) solo al
momento della creazione di un nuovo DNA da parte di due DNA genitori...
Comunque, come dicevo, avvenuta la mutazione ci sono due possibilita': 
1) o la mutazione del DNA e' tale da poter dare luogo alla replicazione
delle cellule del singolo individuo *e* di un nuovo individuo tramite un
secondo DNA di un secondo individuo
oppure 
2) no. 
Nel secondo caso la mutazione non prolifica e muore e questo e' il caso
di gran lunga molto piu' probabile. 
Nel primo caso invece si ha la possibilita' di prolificare *se* si ha
compatibilita' con l'ambiente esterno.
Ma e' chiaro che senza grosse modificazioni dell'ambiente esterno tutte
le mutazioni che possono prolificare sopravvivono ed in particolare, se
le mutazioni avvevngono molto raramente come plausibile da quanto visto
sopra, ci sara'essenzialmente un unico tipo di DNA dominante con
"leggere mutazioni" attorno ad esso (ogni individuo puo' essere
considerato in questo senso come una "leggera" mutazione di un altro
individuo). 
Tieni conto che poi ci possono essere mutazioni che danno luogo a 
"malfunzionamento" del singolo individuo, ma solo dopo una certa eta',
e se questa eta' e' superiore all'eta' media della procreazione
non c'e' selezione e la specie mutata prolifichera' comunque.
Io sono un caso di questo genenre: soffro di un particolare tipo di
astigmatismo irregolare detto "cheratocono" che e' molto difficilmente
guaribile (dovrei fare un trapianto di cornea per guarirlo) ed uso lenti
a contatto extra-rigide (fastidiosissime) per curarlo che devono agire 
"meccanicamente" comprimendo la cornea. Prima dell'avvento delle lenti a
contatto c'erano ben poche speranze di cura con le immaginamili
conseguenze.
Questo mio difetto e' genetico, l'ho ereditato da mio padre e ne soffre
anche mio fratello. Mi sono sempre chiesto come sia possibile che la
selezione naturale non abbia "fatto giustizia" della nostra stirpe!
Poi ho capito: il difetto, almeno nel nostro caso, si manifesta dopo i
20 anni, a me e' cominciato attorno ai 26 a mio fratello un po' prima, a
mio padre non lo so, ma forse ai tempi dei suoi 20 anni non conoscevano
nemmeno l'esistenza del cheratocono... E' chiaro che il difetto si
manifesta quando uno ha gia'avuto opportunita' di riprodursi ed e' per
tale motivo che la "specie mutata" continua a sopravvivere.
Quindi le cose mi sembrano piu' complesse di quanto dice Davies (per
quello che riferisci tu: io non l'ho letto ma mi fido. In che libro 
e' a proposito?)
Ciao, Valter Moretti

Ah,dimenticavo la cosa più importante...
Allego qui una parte del testo di Davies tratto da "The cosmic blueprint"
che solleva la questione:
"....Più problematica è l'affermazione che i mutamenti evolutivi
sono guidati da mutazioni casuali.
Porre la pura probabilità al centro del grandioso edificio della biologia
è per molti scienziati un boccone troppo grosso da inghiottire
(anche lo stesso Darwin espresse dei timori in proposito).
...
Come può un organismo incredibilmente complesso,organizzato così
armoniosamente in un'integrata unità funzionante,magari dotato di
organi incredibilmente complessi ed efficienti quali occhi e orecchie,
essere il prodotto di una serie di eventi puramente casuali?
....
Al centro di questi timori vi sono la natura dei processi casuali
e le leggi della probabilità.Non è necessario essere un matematico
per comprendere che più è complicato e fragile è il modo in cui un
sistema complesso è configurato e più questo è vulnerabile alla
degradazione causata da trasformazioni casuali.
Un piccolo errore nella copiatura del progetto di una bicicletta,ad
esempio,produrrebbe probabilmente una minima differenza nelle
prestazioni del velocipede.
Ma anche un piccolissimo errore nel progetto di un aeroplano o
di una navicella spaziale potrebbe facilmente causare un disastro.
Lo stesso concetto si può rendere con l'ausilio dell'analogia
del mescolamento del mazzo di carte...
Una sequenza di carte estremamente ordinata sarà quasi certamente
meno ordinata dopo che il mazzo è stato rimescolato.
Allo stesso modo si dovrebbe supporre che le mutazioni casuali
in bilogia tenderebbero a degradare,piuttosto che a migliorare,
la complessa adattabilità degli organismi.
Per la verità succede proprio così,come è stato mostrato da esperimenti
diretti:la maggior parte delle mutazioni sono dannose.
E tuttavia si sostiene ancora  che il casuale "mescolamento dei geni"
è responsabile della comparsa di occhi,orecchie,cervello..
Come può essere possibile ciò?Intuitivamente si percepisce che il
mescolamento può solo condurre al caos,non all'ordine[perdonalo!].
Il problema è talvolta racchiuso nel linguaggio della teoria
dell'informazione.
Le informazioni necessarie per la costruzione di un organismo
sono contenute nei geni.
Più complesso è l'organismo,maggiore è la quantità di informazioni
necessaria per specificarlo.
Evidentemente,dato che l'evoluzione ha prodotto organismi di complessità e
sofisticazione sempre maggiori, il contenuto  di informazioi del DNA è
costantemente cresciuto.Da dove sono venute queste informazioni?Gli studiosi
della teoria dell'informazione hanno dimostrato che il "rumore", cioè i
disturbi casuali,ha l'effetto di ridurre l'informazione.(Pensate solo
a una conversazione telefonica con la linea disturbata.)
Questo costituisce di fatto un altro esempio del secondo principio
della termodinamica;l'informazione è una forma di "entropia negativa"
e mentre l'entropia aumenta in conformità con il II principio,l'informazione
diminuisce.
Di nuovo,si è portati a concludere che la casualità non può essere
una sorgente di ordine."
ciao e scusate la dimenticanza

 Anche da bendati in questo modo  potrete risolvere il cubo.
Le interazioni possono avere esattamente lo stesso ruolo del tuo "suggeritore".
Prova a pensare un momento a quest' esempio (ovviamente da prendere cum
grano salis).
Devi riempire una grande valigia con pochi oggetti. Ci sono tanti modi
per sistemarli: se lo fai al buio ( se agiti la valigia) il risultato
sara' con probabilita' altissima tanto disordine (nel senso usuale del
termine, ovvero oggetti un po' qua e un po' la' ed orientati a caso).
Cosa succede se la valigia e' piccola? Beh lo sanno tutti: o sistemi gli
oggetti con cura o non entrano: e' l' interazione (ovvero l'
impenetrabilita' dei corpi) che fa si' che in questo caso l' insieme
delle configurazioni equiprobabili e' dominata da configurazioni ordinate.
Insomma il punto che voglio fare e' che nell' ambito dell' entropia
termodinamica nulla vieta che un' "evoluzione casuale" faccia prevalere
l' "ordine" piuttosto che il "disordine". E questo mi sembra rilevante
per il tuo (o di Davies) approccio al problema.
Su come esattamente questo si collega all' evoluzione o alla entropia
informatica non ho idee precise ma potrebbe essere oggetto di
discussione ulteriore.
Ciao e auguri a tutto il NG
Giorgio Pastore


Ciao e non te la prendere, tanto si deve morire (equiprobabilmente).
Maurizio


Non è che le giuste configurazioni sono favorite, vegono eliminate le altre.
In altre parole se la mutazione giusta ha una probabilità di 1/1000 di
verificarsi, statisticamente se esiste 1 uomo con tale configurazione ne
saranno morti altri 999 meno fortunati (sempre nell'ipotesi che le altre 999
configurazioni siano letali).
Ciao.
Xself