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sábado, 5 de junho de 2010

Informação e Entropia nos Sistemas Vivos

Artigo com peer-review favorável ao Design Inteligente

Mais um artigo com peer-review (revisão por pares) favorável ao DI. É sobre os obstáculos termodinâmicos à evolução darwiniana. Da autoria do Professor Andy McIntosh, que lecciona Termodinâmica, e é um proponente do Design Inteligente no Reino Unido. Reparem na nota do editor:

A.C. McIntosh, "Informação e Entropia - Ladeira-a-baixo ou Ladeira-a-cima no Desenvolvimento dos Sistemas Vivos?" International Journal of Design & Nature and Ecodynamics 4(4) (2009): 351-385

Nota do Editor: Este artigo apresenta um paradigma diferente da visão tradicional. É, na visão desta revista, um artigo exploratório que não dá uma justificação completa para o ponto de vista alternativo. O leitor não deve assumir que a revista ou que os revisores concordam com as conclusões do artigo. É uma contribuição valiosa que desafia a visão convencional de que os sistemas podem-se projectar e organizar a si próprios. A revista espera que o artigo vá promover o intercâmbio de ideias neste tópico importante. Comentários são bem-vindos, sob a forma de "Cartas ao Editor".

Resumo: Este artigo trata da questão fundamental e que é um desafio à origem última da informação genética a partir de uma perspectiva termodinâmica. A teoria da evolução postula que as mutações aleatórias e a selecção natural podem aumentar a informação genética ao longo de gerações sucessivas. Argumenta-se frequentemente a partir de uma perspectiva evolutiva que isto não viola a segunda lei da termodinâmica, pois a entropia de um sistema não isolado poderia ser reduzida pela entrada de energia de uma fonte externa, especialmente do sol quando se considera a terra como um sistema biótico. Desta forma, propõe-se que um determinado sistema pode tornar-se organizado à custa de um aumento da entropia noutro lugar. No entanto, embora esse argumento funcione para estruturas tais como os flocos de neve que são formados por forças naturais, ele não funciona para a informação genética, porque o sistema de informação é composto de maquinaria que exige aumento dos níveis de energia livre precisos e não-espontâneos - e a energia livre em cristais como os flocos de neve é zero, quando a transição de fase ocorre. A maquinaria funcional dos sistemas biológicos como o DNA, RNA e proteínas exige que esse aumento nos níveis de energia livre preciso e não-espontâneo, seja formado nas ligações moleculares que são mantidas num estado longe do equilíbrio. Para além disso, as estruturas biológicas contêm instruções codificadas que, como é mostrado neste artigo, não são definidas pela matéria e pela energia das moléculas que carregam esta informação. Assim, a complexidade especificada não pode ser criada por forças naturais, mesmo em condições que estão longe do equilíbrio. A informação genética necessária para codificar estruturas complexas como as proteínas na realidade necessita de informação que organiza as forças naturais que a rodeiam e não o contrário - é crucial que a informação não é definida pelo material em que se encontra. O sistema de informação a nível local requer que a energia livre da máquina molecular seja aumentada para que a informação seja armazenada. Por conseguinte, as leis fundamentais da termodinâmica mostram que a redução da entropia que pode ocorrer naturalmente em sistemas não-isolados, não é um argumento suficiente para explicar quer a origem da maquinaria biológica quer a informação genética que está entrelaçado de forma inextricável com ela. Este artigo destaca a natureza distinta e não material da informação e sua relação com a matéria, com a energia e com as forças naturais. Propõe-se concluir que é a informação não-material (transcendente à matéria e à energia) que está na realidade a restringir a termodinâmica local para que esteja em desequilíbrio ordenado e com o especificado aumento dos níveis de energia livre necessários para as máquinas moleculares e celulares operarem.

Artigo original em inglês:

A. C. McIntosh, “Information and Entropy—Top-Down or Bottom-Up Development in Living Systems?” International Journal of Design & Nature and Ecodynamics 4(4) (2009): 351-385

Editor’s Note: This paper presents a different paradigm than the traditional view. It is, in the view of the Journal, an exploratory paper that does not give a complete justification for the alternative view. The reader should not assume that the Journal or the reviewers agree with the conclusions of the paper. It is a valuable contribution that challenges the conventional vision that systems can design and organise themselves. The Journal hopes that the paper will promote the exchange of ideas in this important topic. Comments are invited in the form of ‘Letters to the Editor’.

Abstract: This paper deals with the fundamental and challenging question of the ultimate origin of genetic information from a thermodynamic perspective. The theory of evolution postulates that random mutations and natural selection can increase genetic information over successive generations. It is often argued from an evolutionary perspective that this does not violate the second law of thermodynamics because it is proposed that the entropy of a non-isolated system could reduce due to energy input from an outside source, especially the sun when considering the earth as a biotic system. By this it is proposed that a particular system can become organised at the expense of an increase in entropy elsewhere. However, whilst this argument works for structures such as snowflakes that are formed by natural forces, it does not work for genetic information because the information system is composed of machinery which requires precise and non-spontaneous raised free energy levels – and crystals like snowflakes have zero free energy as the phase transition occurs. The functional machinery of biological systems such as DNA, RNA and proteins requires that precise, non-spontaneous raised free energies be formed in the molecular bonds which are maintained in a far from equilibrium state. Furthermore, biological structures contain coded instructions which, as is shown in this paper, are not defined by the matter and energy of the molecules carrying this information. Thus, the specified complexity cannot be created by natural forces even in conditions far from equilibrium. The genetic information needed to code for complex structures like proteins actually requires information which organises the natural forces surrounding it and not the other way around – the information is crucially not defined by the material on which it sits. The information system locally requires the free energies of the molecular machinery to be raised in order for the information to be stored. Consequently, the fundamental laws of thermodynamics show that entropy reduction which can occur naturally in non-isolated systems is not a sufficient argument to explain the origin of either biological machinery or genetic information that is inextricably intertwined with it. This paper highlights the distinctive and non-material nature of information and its relationship with matter, energy and natural forces. It is proposed in conclusion that it is the non-material information (transcendent to the matter and energy) that is actually itself constraining the local thermodynamics to be in ordered disequilibrium and with specified raised free energy levels necessary for the molecular and cellular machinery to operate.



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Este blog trata de Design Inteligente, Darwinismo e Teoria da Evolução