L’;informazione è essenziale per la sopravvivenza degli esseri viventi, specialmente in un ambiente in continua evoluzione. Ogni organismo deve raccogliere segnali dall’ambiente circostante e utilizzarle per prendere decisioni che migliorino le sue probabilità di sopravvivenza e riproduzione. Ad esempio, un animale che decide se uscire dal suo rifugio per cercare cibo deve valutare il contesto: capire se ci sono predatori nelle vicinanze, se le condizioni climatiche sono favorevoli e se il momento è giusto per muoversi.
In biologia, a livello di singoli organismi, l’informazione rappresenta una quantità che misura il totale dei segnali che un organismo può raccogliere dall’ambiente per ridurre l’incertezza su cosa sta accadendo o su cosa potrebbe accadere. Questa informazione può provenire da odori, suoni, cambiamenti di luce e temperatura o altro ancora. Più informazione un organismo riesce a raccogliere, meglio può adattarsi all’;ambiente. Tuttavia, non è solo la quantità di informazione che conta. Il punto cruciale è quanto l’informazione raccolta è utile per ridurre l’incertezza sugli stati dell’ambiente, in particolare quelli che influenzano direttamente la capacità di un organismo di sopravvivere e di riprodursi. Quale sia il significato di un segnale è legato al particolare stato ambientale cui esso è collegato, ma invece la quantità di cui la nostra incertezza circa uno stato dell’ambiente diminuisce dopo un segnale è indipendente dal particolare significato/stato ambientale che stiamo considerando. Questa quantità è chiamata mutua informazione e rappresenta precisamente la quantità di incertezza che un organismo può eliminare grazie a un determinato segnale ambientale. In altre parole, misura quanto un segnale aiuti un organismo a comprendere meglio lo stato dell’;ambiente, permettendogli di reagire nel modo migliore possibile. Ad esempio, un cervo che percepisce un rumore – raccogliendo così informazione – potrebbe avere molte incertezze su cosa sta succedendo. Ma se il cervo riesce a capire, grazie a quel rumore, che si tratta di un predatore, allora quel segnale ha fornito una quantità significativa di mutua informazione, riducendo l’incertezza del cervo e permettendogli di agire prontamente per salvarsi. Ridurre l’incertezza significa poter scegliere l’azione più efficace in una situazione critica, e questo migliora direttamente la capacità di sopravvivere e riprodursi.
Oltre a raccogliere informazioni dall’ambiente in tempo reale, gli organismi possiedono anche informazioni sul mondo sperimentato dai loro antenati, conservate nel DNA. Questo tipo di informazione genetica è una forma di mutua informazione accumulata nel corso dell’evoluzione. La selezione naturale ha permesso di conservare informazioni che hanno preadattato gli organismi a condizioni specifiche dell’ambiente, eliminando così l’incertezza su come affrontare tali situazioni. In altre parole, il DNA conserva mutua informazione che permette all’organismo di rispondere immediatamente a condizioni ricorrenti, senza dover imparare ogni volta da capo cosa fare.
Un esempio chiaro di questo processo riguarda gli uccelli migratori. Molti uccelli sanno esattamente quando è il momento giusto per migrare verso climi più caldi durante l’inverno. Questo comportamento non è qualcosa che imparano ogni anno, ma è codificato nel loro DNA. L’informazione che guida la migrazione è il risultato di una mutua informazione accumulata nel DNA nel corso dell’evoluzione. Attraverso il processo di selezione naturale, gli individui che erano in grado di migrare al momento giusto hanno avuto più successo nel sopravvivere e riprodursi, e quindi l’informazione che ha permesso questo comportamento è stata tramandata alle generazioni successive. Così, il DNA di questi uccelli contiene informazioni che preadattano gli individui a reagire in modo ottimale a uno stato ambientale specifico, eliminando l’incertezza su quando e come migrare.
Naturalmente, non è solo il comportamento a essere influenzato dalla mutua informazione conservata nel DNA e trasmessa per via genetica: anche la morfologia degli organismi, cioè la loro struttura fisica, è modellata da queste informazioni accumulate. La risposta che le prede manifestano istintivamente al segnale di un predatore, per esempio, si basa anche sulla selezione di precise caratteristiche fisiche che la mediano, frutto della selezione di mutua informazione sulle caratteristiche dei cacciatori. Questo tipo di adattamento fisico è un esempio di come l’evoluzione conservi informazioni utili, non solo per migliorare il comportamento, ma anche per ottimizzare la struttura fisica dell’organismo in funzione delle esigenze ambientali. Questa visione dell’evoluzione ci porta a considerarla come un processo che riguarda l’accumulo e l’uso di informazione adattativa.
L’evoluzione non è solo il cambiamento della forma fisica degli organismi o l’acquisizione di nuovi comportamenti; è soprattutto un miglioramento continuo della capacità di raccogliere, conservare e usare informazioni per ridurre l’incertezza. Gli organismi che riescono a raccogliere o ereditare più informazioni dall’ambiente possono adattarsi meglio ai cambiamenti. In particolare, gli organismi più adatti sono quelli che riescono a combinare le informazioni raccolte in tempo reale con la mutua informazione conservata nel loro DNA. Questa combinazione permette agli organismi di rispondere meglio all’ambiente, di adattarsi in modo più efficace e di prosperare in un mondo complesso e in continuo cambiamento, su scale temporali diverse.