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Replicadores: aplicações em evolução pré-biótica e linguagem

Processo: 04/06156-3
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de setembro de 2004 - 31 de agosto de 2009
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:José Fernando Fontanari
Beneficiário:José Fernando Fontanari
Instituição-sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Modelos matemáticos  Genes  Linguagem 

Resumo

Uma das idéias científicas mais originais e controversas é a sugestão de que muito da complexidade associada à vida e ao comportamento humano é conseqüência da ação não planejada de replicadores. Entende-se por replicador a entidade (genes no caso biológico e idéias ou memes no caso cultural) capaz de se auto-replicar, dadas as condições necessárias para isso. Uma característica importante, embora extremamente restritiva, é que as cópias produzidas, perfeitas ou não, sejam também replicadores. Essa condição é necessária para que a força organizadora da seleção natural possa atuar. Nossa proposta é estudar a emergência e a evolução de replicadores em dois casos de grande importância para muitos ramos da ciência: evolução pré-biótica (origem da vida) e evolução da linguagem. Devido ao conceito unificador de replicador, a formalização matemática bem como a metodologia de estudo são idênticas nessas duas situações, apesar de à primeira vista corresponderem a fenômenos completamente distintos. Métodos analíticos da mecânica estatística de sistemas desordenados (a técnica das réplicas e a contagem de estados meta-estáveis, por exemplo), teoria de processos de ramificação e teoria de sistemas dinâmicos são ferramentas que podem ser empregadas na caracterização dos estados estacionários da dinâmica de replicadores. No contexto da evolução da linguagem, nosso objetivo principal é entender como as limitações sensoriais e de processamento dos agentes determinam e limitam a estrutura da linguagem desenvolvida. Já no contexto da evolução pré-biótica, pretendemos nos concentrar principalmente na questão da emergência de metabolismos através da simulação de uma cinética química artificial, sendo esta uma forma de abordar, através de primeiros-princípios, a origem dos replicadores, visto por muitos como o evento mais fundamental da história da vida. Além desses objetivos admitidamente ambiciosos que servem para nortear o rumo da pesquisa, diversas outras questões serão abordadas como o acúmulo de mutação em populações microbianas, a coexistência de espécies moleculares distintas, e a formulação de um modelo estocástico para a evolução da linguagem. (AU)

Publicações científicas (8)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
BARBOSA, LAURO A.; FONTANARI, JOSE F. Culture-area relation in Axelrod's model for culture dissemination. THEORY IN BIOSCIENCES, v. 128, n. 4, p. 205-210, NOV 2009. Citações Web of Science: 19.
FERREIRA, ANDERSON A.; FONTANARI, JOSE F. The n-site approximation for the triplet-creation model. Journal of Physics A-Mathematical and Theoretical, v. 42, n. 8 FEB 27 2009. Citações Web of Science: 4.
FONTANARI‚ J.F.; TIKHANOFF‚ V.; CANGELOSI‚ A.; ILIN‚ R.; PERLOVSKY‚ L.I. Cross-situational learning of object-word mapping using Neural Modeling Fields. NEURAL NETWORKS, v. 22, n. 5, p. 579-585, 2009.
SAAKIAN, DAVID B.; FONTANARI, JOSE F. Evolutionary dynamics on rugged fitness landscapes: Exact dynamics and information theoretical aspects. Physical Review E, v. 80, n. 4, 1, p. 041903, 2009. Citações Web of Science: 16.
SILVESTRE, DANIEL A. M. M.; FONTANARI, JOSE F. The information capacity of hypercycles. Journal of Theoretical Biology, v. 254, n. 4, p. 804-806, OCT 21 2008. Citações Web of Science: 13.
FONTANARI‚ J.F.; PERLOVSKY‚ L.I. How language can help discrimination in the Neural Modelling Fields framework. NEURAL NETWORKS, v. 21, n. 2, p. 250-256, 2008.
SILVESTRE‚ D.A.M.M.; FONTANARI‚ J.F. Preservation of information in a prebiotic package model. Physical Review E, v. 75, n. 5, p. 051909, 2007.
PODEROSO‚ F.C.; FONTANARI‚ J.F. Controlling species richness in spin-glass model ecosystems. Physical Review E, v. 74, n. 5, p. 051919, 2006.

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