Evoluzione in bit

Come è stato possibile lo sviluppo dell’attuale biodiversità in soli tre miliardi e mezzo di anni (cioè il tempo trascorso dalla comparsa della vita sulla Terra)? A tentare di dare una risposta a questo interrogativo è un gruppo di ricercatori israeliani del Weizmann Institute of Science attraverso una simulazione al computer dei processi evolutivi.

Nei modelli, gli studiosi hanno fatto evolvere virtualmente una popolazione di “genomi” digitali, adattandosi all’ambiente per il raggiungimento della massima potenzialità riproduttiva e tramandando gli adattamenti alle generazioni future, proprio come avviene in natura. I ricercatori hanno impostato a piacimento le condizioni ambientali e gli obiettivi di questa evoluzione digitale e ciò ha permesso di osservare le reazioni differenti delle popolazioni di genomi virtuali in relazione ai parametri prestabiliti. La simulazione al computer ha consentito così di ricostruire processi che per gli esseri viventi richiedono milioni di anni.

È stato così osservato che la velocità dei processi evolutivi aumenta con la complessità e la variabilità dell’obiettivo: ciò dimostrerebbe come siano possibili tempi imprevedibilmente brevi per raggiungere un dato livello di complessità evolutiva. Le simulazioni effettuate, inoltre, hanno mostrato un’accelerazione dei fenomeni adattativi con l’aumento della complessità delle variazioni ambientali.

Una possibile spiegazione di ciò viene da una precedente ricerca dello stesso gruppo di studio, dalla quale è emerso che l’evoluzione si realizza spesso con un sistema di tipo modulare: ossia, per un dato obiettivo gli adattamenti si sviluppano sulla base di sotto-obiettivi, piuttosto che attraverso un rimodellamento globale. “In un organismo”, ha dichiarato Nadav Khristan, uno degli autori della ricerca, “questi sotto-obiettivi sono il bisogno di cibo, la necessità di difendersi dai predatori e l’esigenza di riprodursi. Ogni variazione ambientale costringe gli esseri viventi alla conquista di questi sotto-obiettivi, che sono caratterizzati da varie sfumature e combinazioni fra loro”.

Oltre alle implicazioni teoriche, i risultati della sperimentazione possono essere di supporto per applicazioni pratiche, in particolare nel campo ingegneristico, in cui i principi evoluzionistici sono comunemente utilizzati per la progettazione di sistemi elettronici, e nelle scienze informatiche per l’accelerazione degli algoritmi di ottimizzazione. (s.s.)