[논문 리뷰] A note on the phases of natural evolution

Andrea Gregori|ArXiv.org|2007. 12. 01.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 5인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 자연적 진화의 단계적 성격—특히灵长목 천연두골격 수축과 주요 지질시대—이 우주의 나이에 따라 변화하는 물리상수의 영향을 받는 복사 에너지원과 DNA의 양자화된 에너지 준위 사이의 시간에 의존하는 공명 현상에서 기인한다고 제안한다. 핵심 결과는 진화 전이가 비섭동적 끈 이론 모델에서 예측된 이산적 공명 창문과 일치하며, 이 모델에서 에너지 척도가 우주의 연령의 역수 거듭제곱으로 변화함을 시사한다.

ABSTRACT

The natural evolution of life seems to proceed through steps characterized by phases of relatively rapid changes, followed by longer, more stable periods. In the light of the string-theory derived physical scenario proposed in [1], we discuss how this behaviour can be related to a sequence of resonances of the energy of natural sources of radiation and absorption energies of the DNA, responsible for mutagenesis. In a scenario in which these energy scales run independently as functions of the age of the Universe, the conditions for evolutionary mutagenesis are satisfied only at discrete points of the time axis, and for a short period, corresponding to the width of the resonance. We consider in particular the evolution of the primates through subsequent steps of increasing cranio-facial contraction, and the great Eras of life (Paleozoic, Mesozoic, Cenozoic), showing that the transitions occur at the predicted times of resonance.

연구 동기 및 목표

• 표준 신darwin주의적 점진주의를 넘어서 생물 진화의 관측된 비연속적이고 단계적인 진행 양상을 설명하기 위해.
• 주요 진화 전이의 시기(예: 고생대, 중생대, 신생대)가 물리적 공명 조건과 일치하는지 조사하기 위해.
• 우주의 시간에 따라 변화하는 기본 에너지 척도가 돌연변이 발생을 증가시키는 단기적인 기간을 어떻게 생성할 수 있는지 탐구하기 위해.
• 시간에 따라 변화하는 에너지 공명 메커니즘을 통해 분자 수준의 DNA 돌연변이를 우주론적 스케일의 물리적 역학과 연결하기 위해.

제안 방법

• 모든 기본 질량과 결합 척도가 우주의 나이 T의 역수 거듭제곱으로 변화하는 비섭동적 끈 이론 프레임워크를 채택한다. 즉, m_i ∼ T^(-1/γ_i)이며, 여기서 γ_i > 1이다.
• 원자 및 분자의 에너지 준위도 E_p ∼ T^(-1/p)로 스케일링됨을 도출하여 DNA와 복사 에너지원의 에너지 준위가 시간에 따라 변화함을 시사한다.
• 돌연변이 발생을 양자 공명 과정으로 모델링한다: 복사 에너지가 DNA에 흡수되려면 광자의 에너지가 DNA 내 이산 전이 준위와 정확히 일치해야 한다.
• 공명 조건이 빠른 진화적 변화의 주요 촉매제로 작용하며, 공명 창의 너비가 돌연변이 폭발의 지속 시간을 결정한다.
• 관측된 진화 전이 시기(우주의 나이 단위로 표현)를 T_n ≈ k n^q의 거듭제곱 법칙 스케일링과 비교하여 이산적이고 양자화된 진화 단계를 시사한다.
• 피조생물학적 자료(영장류 진화)와 지질학적 시대 자료를 사용하여 전이 시기가 예측된 공명 창과 일치하는지 테스트한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 왜 진화 전이는 연속적인 과정이 아니라 장기간의 안정기 사이에 짧은 폭발적 변화로 발생하는가?
• RQ2 예를 들어 영장류의 천연두골격 수축이나 시대 경계와 같은 주요 진화 전이의 시기는 복사 에너지 준위와 DNA 전이 준위 사이의 물리적 공명 조건으로 예측될 수 있는가?
• RQ3 우주의 물리상수가 시간에 따라 변화함에 따라 돌연변이 유도 에너지 조건의 가용성이 시간에 따라 어떻게 영향을 받는가?
• RQ4 관측된 단계적 진화는 순수한 통계적 또는 선택 기반 메커니즘 외에 얼마나 많은 정도로 양자 공명 현상에 의해 설명될 수 있는가?
• RQ5 기본 에너지 척도의 시간에 따라 변화하는 성격이 이산적이고 비균일한 진화적 진전을 가능하게 하는 데 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 영장류 역사에서의 진화 단계 지속 시간은 우주의 나이 단위로 표현할 때 약간의 거듭제곱 법칙 스케일링 T_n ≈ k n^q를 따르며, 이는 이산적이고 양자화된 진행을 시사한다. 여기서 0 < q < 1이다.
• 진화 전이는 빛의 에너지가 양자화된 DNA 전이 준위와 공명할 때에만 예측 가능하며, 이는 관측된 돌연변이 폭발과 일치한다.
• 공명 창의 너비가 빠른 진화적 변화의 지속 시간을 결정하며, 이는 전이 사이의 안정기보다 짧다.
• 이 모델은 돌연변이가 계속해서 발생하지 않는 이유를 설명한다: 복사 에너지와 DNA의 에너지 척도가 시간에 따라 변화하는 물리 법칙을 통해 동기화되지 않는 한 돌연변이 발생은 불가능하다.
• 고생대, 중생대, 신생대와 같은 주요 지질학적 및 진화적 시대가 예측된 공명 시간과 일치함으로써 모델의 예측에 대한 실증적 지지가 제공된다.
• 우주의 나이가 증가함에 따라 최소 에너지 단위가 감소하여 더 자주 발생하지만 평균 크기는 작아지며, 이는 관측된 추세인 진화 빈도 증가와 단위 변화 크기 감소와 일치한다.