Stuart Kauffman

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Stuart Kauffman
Nascimento 28 de setembro de 1939
Cidadania Estados Unidos
Alma mater
Ocupação biólogo, professor universitário, biofisico,
Prêmios
Empregador Santa Fe Institute, Universidade de Calgary, Universidade de Chicago, Universidade da Pensilvânia
Religião ateísmo
Página oficial
http://stuartkauffman.com/

Stuart Alan Kauffman (Estados Unidos, 28 de setembro de 1939) é um médico norte-americano, biólogo teórico e pesquisador de sistemas complexos que estuda a origem da vida na Terra.

Vida[editar | editar código-fonte]

Ele foi professor da University of Chicago, University of Pennsylvania, e University of Calgary. Ele é atualmente professor emérito de bioquímica na Universidade da Pensilvânia e docente afiliado do Instituto de Biologia de Sistemas.

Ele é mais conhecido por argumentar que a complexidade dos sistemas biológicos e organismos pode resultar tanto da auto-organização e da dinâmica longe do equilíbrio quanto da seleção natural darwiniana, como discutido em seu livro Origins of Order (1993). Em 1967[1] e 1969[2] ele usou redes booleanas aleatórias para investigar propriedades genéricas de auto-organização de redes reguladoras de genes, propondo que os tipos de células são atratores dinâmicos em redes regulatórias de genes e que a diferenciação celular pode ser entendida como transições entre atratores. Evidências recentes sugerem que tipos de células em humanos e outros organismos são atratores.[3][4] Em 1971, ele sugeriu que um zigoto pode não ser capaz de acessar todos os atratores de tipo de célula em sua rede reguladora de genes durante o desenvolvimento e que alguns dos tipos de células inacessíveis no desenvolvimento podem ser tipos de células cancerosas. Isso sugeriu a possibilidade de "terapia de diferenciação do câncer".[5] Ele também propôs a emergência auto-organizada de conjuntos coletivamente autocatalíticos de polímeros, especificamente peptídeos, para a origem da reprodução molecular,[6][7] que encontraram suporte experimental.[8][9]

Paisagem de fitness[editar | editar código-fonte]

Em biologia evolutiva, Paisagem de adaptativos ou adaptativas (tipos de cenários evolutivos) são usadas para visualizar a relação entre os genótipos e o sucesso reprodutivo

Visualização de duas dimensões de uma paisagem de fitness NK. As setas representam vários caminhos mutacionais que a população pode seguir enquanto evolui no cenário de aptidão.

O modelo NK de Kauffman define um espaço de fase combinatória, consistindo em cada string (escolhida de um determinado alfabeto) de comprimento. Para cada string neste espaço de busca, um valor escalar (chamado de aptidão) é definido. Se uma métrica de distância for definida entre as strings, a estrutura resultante é uma paisagem.

Os valores de aptidão são definidos de acordo com a encarnação específica do modelo, mas a principal característica do modelo NK é que a aptidão de uma determinada string  é a soma das contribuições de cada locus na string:

e a contribuição de cada locus em geral depende do valor de  outros locais:

Onde  são os outros locais nos quais a adequação de depende.

Portanto, a função de fitness é um mapeamento entre cadeias de comprimento K  + 1 e escalares, que o trabalho posterior de Weinberger chama de "contribuições de aptidão". Essas contribuições de aptidão são frequentemente escolhidas aleatoriamente a partir de alguma distribuição de probabilidade especificada.

Em 1991, Weinberger publicou uma análise detalhada[10] do caso em que e as contribuições de aptidão são escolhidas aleatoriamente. No entanto, experimentos numéricos incluídos na análise de Weinberger apóiam seu resultado analítico de que a aptidão esperada de uma corda é normalmente distribuída com uma média de aproximadamente  e uma variação de aproximadamente .

Trabalhos[editar | editar código-fonte]

Kauffman é mais conhecido por argumentar que a complexidade dos sistemas biológicos e organismos pode resultar tanto da auto-organização e da dinâmica longe do equilíbrio quanto da seleção natural darwiniana (ver Origins of Order, 1993, abaixo).

Alguns biólogos e físicos que trabalham na área de Kauffman questionaram as afirmações de Kauffman sobre auto-organização e evolução. Um caso em questão são alguns comentários no livro de 2001, Self-Organization in Biological Systems. O livro de 2011 de Roger Sansom Genes Ingenious: How Gene Regulation Networks Evolve to Control Development é uma crítica extensa ao modelo de auto-organização de Kauffman em relação às redes de regulação de genes.[11][12]

Pegando emprestado os modelos de spin glass da física, Kauffman inventou cenário de fitness "NK", que encontraram aplicações em biologia  e economia. Em trabalhos relacionados, Kauffman e colegas examinaram o comportamento subcrítico, crítico e supracrítico em sistemas econômicos.[13][14][15][16]

O trabalho de Kauffman traduz suas descobertas biológicas para o problema mente-corpo e questões da neurociência, propondo atributos de um novo "reino equilibrado" que paira indefinidamente entre a coerência quântica e a clássica. Ele publicou sobre esse assunto em seu artigo "Respondendo a Descartes: além de Turing". Com Giuseppe Longo e Maël Montévil, ele escreveu (janeiro de 2012) "No Entailing Laws, But Enablement in the Evolution of the Biosphere", que argumentou que a evolução não é "lei implicada" como a física.[17][18]

O trabalho de Kauffman foi publicado no Physics ArXiv, incluindo "Além do impasse: mente / corpo, mecânica quântica, livre arbítrio, panpsiquismo possível, solução possível para o enigma quântico" (outubro de 2014) e "crítica quântica na origem da vida "(Fevereiro de 2015).[19][20]

Kauffman contribuiu para o campo emergente da evolução tecnológica cumulativa ao introduzir uma matemática do possível adjacente.[21][22]

Publicou mais de 350 artigos e 6 livros: The Origins of Order (1993), At Home in the Universe (1995), Investigations (2000), Reinventing the Sacred (2008), Humanity in a Creative Universe (2016) e A World Beyond Physics (2019).

Em 2016, Kauffman escreveu uma história infantil, "Patrick, Rupert, Sly & Gus Protocells", uma narrativa sobre a criação de nichos imprestáveis ​​na biosfera, que foi posteriormente produzida como um pequeno vídeo de animação.[23]

Em 2017, explorando o conceito de que a realidade consiste em "possíveis" ontologicamente reais (res potentia) e "reais" ontologicamente reais (res extensa), Kauffman foi coautor, com Ruth Kastner e Michael Epperson, "Taking Heisenberg's Potentia Seriously".[24]

Publicações[editar | editar código-fonte]

Artigos selecionados
Livros

Referências[editar | editar código-fonte]

  1. Kauffman & McCulloch 1967.
  2. Kauffman 1969.
  3. Huang & Kauffman 2009.
  4. Nykter et al. 2008.
  5. Kauffman 1971b.
  6. Kauffman 1971a.
  7. Kauffman 2011.
  8. Dadon, Wagner & Ashkenasy 2008.
  9. Dadon et al. 2012.
  10. Weinberger, Edward (15 de novembro de 1991). «Local properties of Kauffman's N-k model: A tunably rugged energy landscape». Physical Review A. 10. 44 (10): 6399–6413. Bibcode:1991PhRvA..44.6399W. PMID 9905770. doi:10.1103/physreva.44.6399 
  11. Sansom, Roger (2011). Ingenious Genes: How Gene Regulation Networks Evolve To Control Development. Col: Life and Mind: Philosophical Issues in Biology and Psychology. Cambridge, Mass.: MIT Press. ISBN 9780262195812. OCLC 694600461. doi:10.7551/mitpress/9780262195812.001.0001  See also: Wray, Gregory A. (dezembro de 2012). «Adaptation and Gene Networks: Ingenious Genes: How Gene Regulation Networks Evolve to Control Development [book review]». BioScience. 62 (12): 1084–1085. doi:10.1525/bio.2012.62.12.10 
  12. Camazine, Scott; Deneubourg, Jean-Louis; Franks, Nigel R.; Sneyd, James; Theraulaz, Guy; Bonabeau, Eric (2001). Self-Organization in Biological Systems. Col: Princeton Studies in Complexity. Princeton, NJ: Princeton University Press. pp. 88–89, 283. ISBN 0691012113. JSTOR j.ctvzxx9tx. OCLC 44876868. doi:10.2307/j.ctvzxx9tx 
  13. Hanel, Kauffman & Thurner 2007.
  14. Kauffman & Johnsen 1991.
  15. Rivkin & Siggelkow 2002.
  16. Felin et al. 2014.
  17. Longo, Montévil & Kauffman 2012.
  18. Kauffman 2016.
  19. Vattay et al. 2015.
  20. Kauffman 2014.
  21. Tria, F.; Loreto, V.; Servedio, V. D. P.; Strogatz, S. H. (julho de 2014). «The dynamics of correlated novelties». Scientific Reports. 4. 5890 páginas. Bibcode:2014NatSR...4E5890T. PMC 5376195Acessível livremente. PMID 25080941. arXiv:1310.1953Acessível livremente. doi:10.1038/srep05890 
  22. Monechi, Bernardo; Ruiz-Serrano, Álvaro; Tria, Francesca; Loreto, Vittorio (julho de 2017). «Waves of novelties in the expansion into the adjacent possible». PLoS ONE. 12 (6): e0179303. Bibcode:2017PLoSO..1279303M. PMC 5464662Acessível livremente. PMID 28594909. doi:10.1371/journal.pone.0179303 
  23. The story can be read here: «The Surprising True Story of Patrick S., Rupert R., Sly S., and Gus G. Protocells in Their Very Early Years» (PDF). 16 de agosto de 2016. Cópia arquivada (PDF) em 27 de maio de 2020  Kauffman narrates the story in 2017 here: «The Surprising True Story of Patrick, Rupert, Sly, and Gus». YouTube. 10 de março de 2017. Consultado em 26 de maio de 2020  An animated version is here: «The origins of life and its continuing wonder». YouTube. Science Animated. 24 de agosto de 2020. Stuart Kauffman explains how life evolved from its earlier origins some 3,700 million years ago through the story of four protocells—Patrick, Rupert, Sly and Gus. He explains why our knowledge of the origins and early evolution of life can greatly help us understand our true place in the world. 
  24. Kastner, Ruth E.; Kauffman, Stuart; Epperson, Michael (2019). «Taking Heisenberg's Potentia Seriously». Adventures in Quantumland: Exploring Our Unseen Reality. London ; Hackensack, NJ: World Scientific. pp. 223–237. ISBN 978-1-78634-641-4. OCLC 1083673555. arXiv:1709.03595Acessível livremente. doi:10.1142/9781786346421_0011 

Fontes[editar | editar código-fonte]

  • Chialvo, D. R. (2013). «Critical Brain Dynamics at Large Scale». In: Plenz D.; Niebur, E.; Schuster H. G. Criticality in Neural Systems. 1. [S.l.]: Wiley. ISBN 978-3-527-41104-7 
  • Dadon, Z.; Wagner, N.; Ashkenasy, G. (2008). «The Road to Non-Enzymatic Molecular Networks». Angew. Chem. Int. Ed. 47 (33): 6128–6136. PMID 18613152. doi:10.1002/anie.200702552 
  • Dadon, Z.; Wagner, N.; Cohen-Luria, R.; Ashkenasy, G. (2012). «Reaction Networks. Wagner and Askkenazy's (2008) results demonstrate that molecular replication need not be based on DNA or RNA template replication, still the dominate view for the origin of life». In: Gale, P. A.; Steed J. W. Supramolecular Chemistry: From Molecules to Nanomaterials. [S.l.]: John Wiley and Sons, Ltd. ISBN 978-0-470-74640-0 
  • Rivkin, J. W.; Siggelkow, N. (maio de 2002). «Organizational Sticking Points on NK Landscapes». Complexity. 7 (5): 31–43. Bibcode:2002Cmplx...7e..31R. doi:10.1002/cplx.10037. Consultado em 28 de abril de 2015 

Ligações externas[editar | editar código-fonte]

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