物理学と生命の進化を統一しようとする新しい理論は疑似問題を解決しているのでしょうか?

Nature 誌は最近、「アセンブリ理論」に関する論文を発表しました。著者は物理学と生物学の統一を望み、物理法則に従って生命の進化を定量的に説明しようと試みている。この論文は学界で多くの議論を巻き起こし、有名な理論物理学者ジョージ・エリスもネイチャー誌に解説記事を発表しました（「目的のない物理学から目的のある生命はどのようにして生まれるのか？」を参照）。しかし、この論文は多くの生物学者を困惑させており、彼らはこの論文が存在しない問題を解決しているように思われる、つまり生命の進化と物理学を統一するための新しいパラダイムが必要なのかと考えている。

著者：ビル・ベイトマン（カーティン大学准教授）

翻訳 |シャオポ

2023年10月、「アセンブリ理論は選択と進化を説明し、定量化する」[1]と題された論文がトップ科学誌ネイチャーに掲載されました。この論文の著者は、グラスゴー大学のリロイ・クロニン氏とアリゾナ州立大学のサラ・ウォーカー氏が率いるチームである。彼らは、自分たちの理論は複雑な生命体がどのように進化したかを説明できる「物理学と生物学の架け橋」であると主張している。

この論文は大きな反響を呼んだ。一方で、「大胆で革新的な『万物の理論』は物理学と進化論を融合させる可能性がある」[2]といったメディアの見出しもありました。一方、科学者からは反応があった。ある進化生物学者はソーシャルメディアでこう述べた。「何度も読んだが、いまだに（論文が）何をしているのか全く分からない。」[3] 別の科学者はこう述べた。「論文を読んだ後、さらに混乱した。あの論文を読んだ後、自分の名前を忘れてしまったと思う。」[4]

進化を研究する生物学者として、私はこの論文を自分で読まなければならないと感じました。アセンブリ理論は本当に著者らが示唆するほど急進的な新しいパラダイムなのでしょうか?それとも批評家が主張するように「価値のない意味不明な言葉」なのでしょうか?

センセーショナルな主張

この論文を読み始めたとき、概要の最初の文が私に強い衝撃を与えました。

「科学者たちは、生物学的進化と物理学によって定義された宇宙の不変の法則を調和させるために苦労してきました。」

科学者たちがこの問題に取り組んでいるとは知りませんでした。私の知る生物学者の中で、物理法則に問題があると考える人はいませんし、物理法則と進化論を調和させることに問題があると考える人もいません。

要約はさらに、物理法則では「生命の起源と進化、人類の文化と技術の発展」を予測することはできないと指摘し、「固有の設計図なしに、多種多様な、制限のない形態が物理学からどのように生まれるのか」を理解するには「新しいアプローチ」が必要だと主張している。生物進化は物理法則と相容れないという不満は、「青写真」などの曖昧な用語の使用と相まって、進化論者による創造論の議論を彷彿とさせます。進化生物学者の血圧が急上昇するのも不思議ではない。あるネイチャー誌の査読者はこう述べている。「なぜ記事の冒頭に創造論者の決まり文句がこんなに多いのか？」

生物学と物理学の間に障壁はあるのでしょうか?

先に進む前に、上で述べた科学者の一部と同様に、私もこの論文の目的を完全に理解していないかもしれないことを指摘しておくべきだろう。しかし、私が理解していることの一部については混乱しています。まず、進化論が物理法則に反するという主張は支持されていないようです。論文では「新しい生命の無制限な生成は生物学や物理学のパラダイムの枠組みにうまく当てはまらない」と述べられているが、これはあまり意味をなさないようだ。

生物学と物理学の間には説明が必要な矛盾があるのでしょうか?画像クレジット: 国立がん研究所/ Unsplash

生物学のパラダイムでは、遺伝的浮動、突然変異、選択が生物学的形態の変化につながると理解されています。これは、物理法則に違反しない限り、「物理学のパラダイムに沿った」ものである必要がありますか?

もう一つの気になる発言は、「固有の設計図なしに、物理学から多様で制限のない形態がどのように出現するのかを理解するには、選択を理解し定量化する新しいアプローチが必要である」というものである。それは本当に必要ですか？進化論の信条の 1 つは、進化の過程には「目的論」が存在しない、つまり目標や終点がないというものです。では、なぜ「設計図」が存在しないのかを説明する必要があるのでしょうか?

進化の定量的説明の可能性

では、アセンブリ理論は具体的に何をしようとしているのでしょうか?グラスゴー大学のクロニン教授[5]によれば、それは「生物学の前に選択と進化を説明することを目的としている」。したがって、その目標は、無生物と生物の法則を統一し、それらの複雑さやその他の側面を同様に説明できる理論を作成することです。記事自体はこれを「物理法則を変えるものではなく、これらの法則が作用する『物体』の概念を再定義する」フレームワークと呼んでいる。

[アセンブリ理論]は、オブジェクトを点粒子としてではなく、その形成履歴によって定義される実体として概念化します。これにより、被験者は、個人または選択されたユニットの明確な境界内での選択の証拠を示すことができます。

したがって、アセンブリ理論における「オブジェクト」は、「物理法則」が作用するオブジェクトです。あらゆるオブジェクトについて、そのオブジェクトの作成の複雑さを測る数値である「アセンブリ インデックス」を計算できます。豊富でアセンブリ指数が高いオブジェクトは偶然に発生した可能性は低く、したがって進化と選択の産物であるに違いありません。これ自体は、計算された「インデックス」を除いて、問題でも新しいものでもありません。

では、このアセンブリ インデックスはどのように計算するのでしょうか?分子、臓器、または生物全体を作るために必要なステップの数を数える必要があります。指数が高いほど、進化の産物である可能性が高くなります。したがって、アセンブリ理論は、物質の複雑さとそれがどのように進化するかを定量化する試みです。

存在しない問題？

これは役に立ちますか？それは言いにくいですね。まず、生化学分子などの複雑な（アセンブリ指数の高い）オブジェクトを生成できる経路は 1 つしかないことを意味しますが、これは事実ではありません。さらに、別の科学者は次のように指摘している。「分子が複雑で、多くのコピーがある場合、それは何らかの進化のプロセスを通じて生じた可能性が高い。ほとんどの化学者は、アセンブリ理論を使用せずにそのようなケースを検出できます。ただし、これを定量化するのは非常に困難です。」[6]

私個人としては、この論文は書き方が下手だと感じている。多くの生物学者がその意図を理解しなかったという事実からもそれがわかる。また、否定的な反応の多くは、理解しがたい構成と創造論者のような用語の使用から生じたものだ。アセンブリ理論そのものについては、クロニンとウォーカーが異星の惑星における生命の兆候を特定したり、人工生命を創造したりするための一般的な方法を模索する中で開発されたようです。おそらく、このような状況では役に立つかもしれません。

しかし、進化と物理学を統合することを目指す広範な新しいパラダイムとして、アセンブリ理論は、私や他の多くの人々にとって、存在しない問題を解決しているように思えました。

参考文献

[1] Sharma, A.、Czégel, D.、Lachmann, M. 他。アセンブリ理論は選択と進化を説明し、定量化します。ネイチャー622、321–328（2023）。 https://doi.org/10.1038/s41586-023-06600-9

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

[3] https://twitter.com/baym/status/1710815658890432679

[4] https://twitter.com/Irishpalaeo/status/1712450672476512424

[5] https://twitter.com/leecronin/status/1711356692720501103

[6] https://twitter.com/professor_dave/status/1710914156612710503

この記事は、クリエイティブ コモンズ ライセンス契約 (CC-BY 4.0) に基づいており、ビル ベイトマンの「進化と物理学を結びつける新しい理論は科学者を困惑させているが、それは存在しない問題を解決しているのか?」から翻訳されています。

元の住所:
https://theconversation.com/a-new- Theory-linking-evolution-and-physics-has-scientists-baffled-but-is-it-solve-a-problem-that-doesnt-exist-216639

この記事は科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けています

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司

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