Complexité et sous-optimalité dans l’évolution : l’étude de Snoke, Cox et Petcher

Cette recherche merveilleuse est perdue au milieu du trafic de papiers, malheureusement, nous demandons à ceux intéressés de l'examiner David w. snook, geoffrey cox, donald beecher, "complexité et suboptimisme dans l'évolution", la revue de complexité, partie 21(1): 322-327 (septembre, 2015). David w. snoke, jeffrey cox, and donald petcher, “suboptimality and complexité in evolution,” complexité, vol. 21(1): 322-327 (september/october, 2015). Ces trois physiciens commencent en notant que, pour créer un nouveau système, l'évolution doit tenter de produire de nombreux changements dans la sélection naturelle pour trouver quelque chose d'utile qu'elle peut maintenir, mais cela vient avec un coût fatal, puisque la plupart des nouveaux changements ne fonctionneront pas, menant à l'accumulation de "junk". Comme les auteurs l'ont dit : « Il y a un coût d'énergie supplémentaire pour augmenter la complexité... Dans les systèmes réels, la construction de nouveaux systèmes est coûteuse, et le coût de continuer à contenir des systèmes échoués ou redondants dicte que les systèmes biologiques existants abandonnent les composants redondants. Ce problème peut être contourné en fournissant un système de récompense pour les nouvelles variétés souhaitables, qui est une contradiction dans l'évolution Darwinienne: si la récompense n'est pas assez grande, rien de nouveau ne se développera jamais. D'autre part, si la récompense est grande, beaucoup de nouvelles choses seront essayées, la plupart ne produiront rien utile et beaucoup de déchets nuisibles s'accumuleront dans le système. « Il y a deux processus concurrents; d’abord, le coût de l’énergie pour maintenir des systèmes archéologiques non fonctionnels les exposera à la suppression plutôt qu’à la rétention et leur nombre sera réduit. Deuxièmement, sans les semences de nouveaux systèmes qui peuvent créer de nouveaux emplois qu’ils n’ont pas actuellement, rien de nouveau ne sera créé et la complexité augmentera. Les biologistes évolutionnaires tentent souvent de résoudre ce dilemme en affirmant que de nouvelles structures peuvent facilement être développées, mais avec beaucoup de junk accumulant. Les auteurs notent que historiquement ces affirmations « ont conduit les théoriciens évolutionnaires à s'attendre à ce que les systèmes vivants portent une partie importante d'éléments archéologiques ou non fonctionnels, ainsi que des éléments semi-archéologiques qui fonctionnent avec moins d'efficacité optimale ». Pour tester ces attentes évolutives, ils ont construit un modèle qui offrait une récompense lors du développement d'une nouvelle fonction, mais exigeait un prix pour des systèmes sophistiqués qui avaient besoin de la préexistence de nombreuses parties avant qu'elles puissent offrir un avantage; ils ont constaté que l'adaptation du modèle pour récompenser le développement de nouvelles fonctionnalités conduirait en fait au développement de nouvelles fonctionnalités. Mais il y a un coût pour pouvoir développer quelque chose de nouveau : Avant la fin de la simulation, la population d'essai s'est effondrée en raison de l'accumulation de tant de déchets génétiques – les nouvelles caractéristiques n'étaient rien de plus que des fardeaux inutiles – qu'elles tombaient rapidement en désespoir. C’est pourquoi les auteurs ont trouvé un autre problème : « La nature ne récompense pas automatiquement la complexité, elle récompense les emplois qui améliorent la survie et la reproduction » et « Il peut y avoir de nombreuses façons d’obtenir le même travail, quelques simples et complexes, et tous recevront la même récompense que la mise en œuvre soit parfaite ou non, et seulement le coût total de l’énergie entravera certaines des façons dont le travail apparaît ». Le modèle des chercheurs tente de réconcilier ces faits en considérant «(1) le coût énergétique d’augmenter le nombre d’éléments produits et (2) les multiples façons d’utiliser des fonctions utiles ». Il existe un ratio entre la récompense de quelque chose de nouveau et le coût de l’essayer : 1) Lorsque le ratio est trop bas, il sera coûteux d'essayer de nouvelles choses, et ils seront éliminés. Aucune nouvelle caractéristique ne se développera. 2) Si le ratio est élevé, de nouvelles fonctionnalités se développeront assez facilement. Premièrement, une nouvelle complexité sera formée, et des qualités non fonctionnelles coûteuses ou très dommageables seront supprimées. Mais expérimenter avec tant de nouvelles variétés signifie ne pas être en mesure de sauter par des dommages mineurs. Au fil du temps, inutiles s'accumulent, et ces mutations finalement s'accumulent au point où la communauté atteint le désastre et l'effondrement, et le gaspillage devient une charge insupportable, menant à l'extinction de l'organisme. Selon ces simulations, l'évolution Darwinienne soit : 1) ne mène à rien de nouveau, ou 2) conduit à la production d'énormes quantités de déchets mortels, dans le second cas la récompense est élevée pour essayer de nouvelles choses pour le coût de la construction de nouvelles structures. De nouveaux traits se multiplient, mais avec eux la proportion de traits non fonctionnels finit par surcharger l'organisme, le tuer avec leurs effets néfastes. Mais lorsqu'on essaie d'éviter le problème (2) en rendant le ratio de prix inférieur, nous atteignons le cas (1) et rien de nouveau ne se développera jamais, et les organismes biologiques réels sont plus proches de la situation (1), parce qu'il y a des moyens efficaces de se débarrasser des traits non fonctionnels qui exigent des coûts complets. « La dégradation de l'adaptabilité des systèmes de vie existants vus dans ce modèle peut empêcher l'élimination rapide des éléments non fonctionnels et laisser intacts les éléments fonctionnels. Ce mécanisme empêche toute semence dormante de n'importe quelle taille, et empêche donc toute augmentation de la complexité ». Lorsque nous parlons de la production de systèmes viables, l’évolution Darwinienne est confrontée au dilemme résumé par le mot «détenu si vous le faites, maudit si vous ne le faites pas». Qu’il ait produit les caractéristiques biologiques complexes que nous avons vus, ce n’est pas une évolution Darwinienne non guidée. — Source: publié sur la page "centre du cerveau" de facebook