I frattali dell'evoluzione

i frattali dell'evoluzione

Vorrei sapere qual è precisamente il collegamento tra la teoria evoluzionistica e i frattali nella matematica. Sono un simbolo dell'evoluzione questi marchingegni matematici?

Simona Ballacci
10 giugno 2006

La domanda è stimolante e gustosa.

La prima cosa che viene in mente è di chiedersi come mai sia stata posta. Evidentemente ci sono articoli che menzionano i frattali nel discutere l'evoluzione. Vediamo perché. L'approccio scientifico tradizionale è di tipo riduzionistico, inizia con Galileo e ha trovato il suo massimo sviluppo nella fisica tradizionale.
Negli ultimi anni ci si è resi conto che in molte situazioni questo approccio non permette di porsi molti problemi estremamente interessanti che oggi si definirebbero come sistemi complessi. Molti elementi in interazione mostrano proprietà emergenti che non sono riconducibili alle caratteristiche del singolo elemento. Spesso questa situazione da luogo a proprietà di invarianza di scala e i frattali rappresentano una delle più elementari caratteristiche delle strutture complesse.

Una possibile conseguenza di queste proprietà emergenti può essere lo sviluppo di aspetti adattativi e quindi la biologia rappresenta un magnifico esempio di fenomeno complesso. Affinché si sviluppino aspetti adattativi è necessario un equilibrio critico auto-organizzato tra ordine e disordine.

L'ordine è necessario per l'ottimizzazione e la selezione relativamente stabile, mentre il disordine genera le fluttuazioni che sono anche necessarie all'evoluzione.

Data questa situazione non è sorprendente che si trovino molte proprietà di invarianza di scala o frattali nei fenomeni biologici. Alcuni esempi sono la distribuzione delle estinzioni delle specie, lo sviluppo di nuove specie e le connessioni tra specie in un ecosistema.

Altri esempi si possono trovare nella fisiologia. I nostri polmoni, le arterie e i neuroni sono ottimi esempi di strutture (approssimativamente) frattali.

Quindi l'evoluzione utilizza porta a strutture frattali complesse per ottimizzare le caratteristiche fisiologiche.
Non è detto però che tutte le strutture frattali siano associate a fenomeni evolutivi ma, al contrario, i fenomeni evolutivi implicano spesso queste strutture a vari livelli.

Luciano Pietronero

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