Umelá inteligencia objavila úžasné vzorce v masívnom biologickom vyhynutí Zeme

Obsah:

Umelá inteligencia objavila úžasné vzorce v masívnom biologickom vyhynutí Zeme
Umelá inteligencia objavila úžasné vzorce v masívnom biologickom vyhynutí Zeme
Anonim

Myšlienka, že hromadné vymieranie umožňuje vývoj mnohým novým druhom, je ústredným konceptom evolúcie, ale nový výskum využívajúci umelú inteligenciu na štúdium skamenelín ukázal, že je to len zriedka pravda a musí existovať aj iné vysvetlenie, píšu vedci v novej štúdii publikovanej v r. Vedecký časopis Eurekalert.

Významná práca Charlesa Darwina O pôvode druhov končí vynikajúcim zhrnutím jeho evolučnej teórie: „Podľa tohto názoru bol život so svojimi mnohými schopnosťami pôvodne vdýchnutý do niekoľkých foriem alebo do jednej, a že zatiaľ čo sa táto planéta cyklicky pohybuje podľa nemenný gravitačný zákon, od tak jednoduchého začiatku, sa vyvíjali a vyvíjajú nekonečné formy, tie najkrajšie a najúžasnejšie. “Vedci v skutočnosti teraz vedia, že väčšina druhov, ktoré kedy existovali, je už vyhynutá.

Vyhynutie druhov bolo v celej histórii Zeme zhruba vyvážené vznikom nových s niekoľkými veľkými dočasnými nerovnováhami, ktoré vedci nazývajú hromadné vymieranie. Vedci sa už dlho domnievajú, že hromadné vymieranie vytvára produktívne obdobia evolúcie druhov alebo „žiarenia“, vzoru nazývaného „ kreatívna deštrukcia.

Nová štúdia vedcov z Institute of Life Sciences on Earth (ELSI) z Tokijského technologického inštitútu skúmala súčasný výskyt fosílnych druhov pomocou strojového učenia a zistila, že emisie a vymierania spolu súvisia len zriedka, a preto je pravdepodobné, že dôjde k masívnemu vyhynutiu. len zriedka produkovať emisie porovnateľnej veľkosti.

Kreatívna deštrukcia je ústredným bodom klasických konceptov evolúcie. Zdá sa zrejmé, že existujú obdobia, keď mnoho druhov náhle zmizne a zrazu sa objaví mnoho nových druhov.

Emisie porovnateľné v rozsahu s hromadnými vymieraniami, ktoré sa v tejto štúdii nazývajú hromadné emisie, však dostali oveľa menšiu analýzu ako zániku. Táto štúdia porovnáva účinky vyhynutia a žiarenia v období, počas ktorého sú k dispozícii fosílie, takzvaný fanerozoický eón. Fanerozoika (z gréčtiny „explicitný život“) predstavuje posledných ~ 550 miliónov rokov z celkových ~ 4,5 miliardy rokov histórie Zeme a je dôležitá pre paleontológov: pred týmto obdobím boli väčšinu existujúcich organizmov mikróby, ktoré sa nedali ľahko tvoria fosílie, preto je ťažké vysledovať predchádzajúcu evolučnú históriu.

Nový výskum naznačuje, že kreatívna deštrukcia nie je dobrým opisom toho, ako druhy vznikli alebo zanikli vo fanerozoiku, a naznačuje, že mnohé z najvýznamnejších období evolučného žiarenia nastali vtedy, keď sa život rozšíril do nových evolučných a ekologických oblastí, napríklad počas kambriu. výbuch. rozmanitosť živočíchov a karbónová expanzia lesných biomov. Či je to pravda počas predchádzajúcich ~ 3 miliárd rokov, keď dominovali mikróby, nie je známe, pretože nedostatok zaznamenaných informácií o takej starodávnej rozmanitosti neumožnil podobnú analýzu.

Paleontológovia identifikovali niekoľko najzávažnejších udalostí hromadného vyhynutia vo foserozoickom fosílnom zázname. Patrí sem predovšetkým päť veľkých hromadných vymieraní, ako napríklad hromadné vymieranie na konci permu, keď sa odhaduje, že vyhynulo viac ako 70% druhov.

Biológovia naznačili, že teraz možno vstupujeme do obdobia „šiesteho hromadného vyhynutia“, ktoré je podľa nich spôsobené hlavne ľudskou činnosťou vrátane poľovníctva a zmien vo využívaní pôdy spôsobených rozvojom poľnohospodárstva

Známym príkladom predchádzajúcich hromadných vymieraní „veľkej päťky“je kriedovo-treťohorné vyhynutie (zvyčajne sa označuje skratkou „KT“, pričom sa používa nemecký pravopis krieda), ktoré bolo zrejme spôsobené meteoritom, ktorý zasiahol Zem pred 65 miliónmi rokov.. ktorý zničil dinosaury.

Vedci, ktorí pozorovali fosílie, dospeli k záveru, že masové vymierania vedú k vzniku obzvlášť produktívnych foriem života … Všeobecne sa to napríklad uznáva masívne vyhynutie dinosaurov počas K-T vytvorilo medzeru, ktorá umožnila organizmom, ako sú cicavceznovu osídliť a „vyžarovať“, čo umožnilo vývoj všetkých druhov nových druhov cicavcov, v konečnom dôsledku položenie základov pre vznik človeka.

Inými slovami, keby nedošlo k „kreatívnej deštrukcii“, možno by sme o tomto probléme nehovorili.

Nová štúdia sa začala príležitostným rozhovorom v Agore, veľkej spoločenskej miestnosti, kde často učia a navštevujú učenci a návštevníci ELSI a vedú nové rozhovory. Dvaja autori článku, evolučná biologička Jennifer Hoyal Cuthill (v súčasnosti vedecká pracovníčka na univerzite v Essexe vo Veľkej Británii) a fyzik / odborník na strojové učenie Nicholas Guttenberg (v súčasnosti výskumný pracovník Cross Labs pracujúci v spolupráci s GoodAI v Českej republike), sú na začiatku práce, boli postdoktorandmi na ELSI a diskutovali o tom, či by bolo možné strojové učenie použiť na vizualizáciu a porozumenie fosílií. Počas návštevy ELSI, krátko pred tým, ako pandémia COVID-19 začala obmedzovať medzinárodné cesty, zúfalo pracovali na rozšírení svojej analýzy o skúmaní korelácie medzi vyhynutím a radiačnými udalosťami. Tieto diskusie im umožnili spojiť svoje nové údaje so šírkou existujúcich myšlienok o hromadnom vymieraní a žiarení.

Rýchlo zistili, že evolučné vzorce identifikované strojovým učením sa v kľúčových ohľadoch líšia od tradičných interpretácií

Tím použil novú aplikáciu strojového učenia na štúdium dočasného spoločného výskytu druhov vo foserozoickom fosílnom zázname tým, že preskúmal viac ako milión záznamov v rozsiahlej databáze takmer dvestotisíc druhov.

Vedúci autor štúdie Dr. Hoyal Cathill povedal: Niektoré z najnáročnejších aspektov porozumenia životnej histórii sú čisté časové stupnice a počet druhov. Nové aplikácie strojového učenia nám môžu pomôcť tým, že nám umožnia vizualizovať tieto informácie v čitateľnej forme pre ľudí. Takže hovoriť, držať v dlaniach pol miliardy rokov evolúcie a prijímať nové znalosti z toho, čo vidíme. “

Pomocou svojich objektívnych metód zistili, že hromadné vymierania „veľkej päťky“, ktoré predtým identifikovali paleontológovia, bolo pripisované strojovému učeniu 5% výrazným poruchám, pri ktorých vyhynutie predchádzalo žiareniu alebo naopak, ako aj siedmim ďalším hromadným vyhynutiam, dvom kombinovaným hromadné vymierania - žiarenie a pätnásť masívnych žiarení. Na rozdiel od predchádzajúcich popisov, ktoré zdôrazňujú dôležitosť žiarenia po vyhynutí, prekvapivo táto práca ukázala, že najrovnateľnejšie hromadné žiarenie a vymierania sa len občas zhodovali v čase, čo vyvrátilo myšlienku príčinného vzťahu medzi nimi.

Spoluautor Dr. Nicholas Gutenberg povedal: „Ekosystém je dynamický, nemusíte oddeľovať existujúci kus, aby ste vytvorili niečo nové.“

Tím ďalej zistil, že žiarenie môže skutočne spôsobiť veľké zmeny v existujúcich ekosystémoch, čo autori nazývajú „deštruktívne stvorenie“. Zistili, že v priemere počas fanerozoického obdobia druhy, ktoré v danom čase tvorili ekosystém, takmer všetky zmizli po 19 miliónoch rokov. Ale keď dôjde k hromadnému vymieraniu alebo žiareniu, rýchlosť zmeny druhov je oveľa vyššia.

To umožňuje nový pohľad na to, ako prebieha súčasné „šieste vyhynutie“. Štvrtohorné obdobie, ktoré začalo pred 2,5 miliónmi rokov, bolo svedkom opakovaných klimatických šokov vrátane prudkých zmien zaľadnenia, keď boli oblasti Zeme s vysokou zemepisnou šírkou pokryté ľadom. To znamená, že súčasné „šieste vyhynutie“ničí už narušenú biodiverzitu a autori odhadujú, že bude trvať najmenej 8 miliónov rokov, kým sa vráti k dlhodobému priemeru 19 miliónov rokov

Doktor Hoyal Cathill poznamenáva, že „ každé vyhynutie, ktoré nastane pred našimi očami, zničí druh, ktorý mohol existovať milióny rokov pred týmto okamihom, čo sťažuje normálnemu procesu „vzniku nových druhov“nahradiť stratené.

Odporúča: