Stuart Kauffman

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

Vida

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 1967Predefinição:Sfn e 1969Predefinição:Sfn 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.Predefinição:SfnPredefinição:Sfn 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".Predefinição:Sfn Ele também propôs a emergência auto-organizada de conjuntos coletivamente autocatalíticos de polímeros, especificamente peptídeos, para a origem da reprodução molecular,Predefinição:SfnPredefinição:Sfn que encontraram suporte experimental.Predefinição:SfnPredefinição:Sfn

Paisagem de fitness

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 $S$ é a soma das contribuições de cada locus $S_i$na string:

$F(S)=\sum _{i}f(S_i),$

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

$f(S_i)=f(S_i,S_1^i,\dots ,S_K^i),$

Onde $S_j^i$ são os outros locais nos quais a adequação de$S_i$ depende.

Portanto, a função de fitness $f(S_i,S_1^i,\dots ,S_K^i)$ 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 do caso em que $1<<k\le N$ 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 $\mu +\sigma \sqrt{\frac{2\ln (k+1)}{k+1}}$ e uma variação de aproximadamente $\frac{(k+1){\sigma }^2}{N[k+1+2(k+2)\ln (k+1)]}$.

Trabalhos

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.

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.Predefinição:SfnPredefinição:SfnPredefinição:SfnPredefinição:Sfn

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.Predefinição:SfnPredefinição:Sfn

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).Predefinição:SfnPredefinição:Sfn

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

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.

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".

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Fontes

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Ligações externas

• Conversa com Stuart Kauffman num site dedicado à complexidade.
• Beyond reductionism: Reinventing The Sacred, Artigo de Kauffman sobre o reducionismo.

• Predefinição:Citar jornal
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• Predefinição:Citar web A talk at the New England Complex Systems Institute, January 28, 2019.

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