Прислушаемся к генам, в нас томящимся

[egovoru]

«Геноцентрическое» представление об эволюции было предложено Уильямом Гамильтоном для объяснения парадокса естественного отбора у общественных насекомых типа пчел, рабочие особи которых не размножаются. Ричард Докинз сделал его популярным в широких массах, написав книжку с провокационным заглавием.

Но можно ли считать «репликатором» индивидуальный ген? Ген, то есть участок ДНК, кодирующий определенный белок или РНК, сам не способен к воспроизведению себя. Да что там ген – даже целая хромосома, содержащая весь геном бактерии, помещенная в пробирку, будет просто лежать там мертвым грузом.

Самая элементарная известная нам самовоспроизводящаяся сущность – это целая клетка. Вирусы, плазмиды и т.п. могут реплицироваться только при наличии клетки, используя ее репродуктивный аппарат. Эволюционные биологи предполагают, что жизнь началась с самовоспроизводящихся молекул РНК – но это все-таки только гипотеза, и в любом случае до наших дней такие молекулы не сохранились.

Сам-то Докинз вроде бы готов считать «репликатором» даже ксерокопируемый документ, но мне кажется, такое расширение смысла этого понятия совершенно выхолащивает его, а?

Пчелиная матка в окружении рабочих пчел на сотах
(фото Max Westby via Flickr)

На мой взгляд, колония пчел – это ступень в сторону сверхорганизма, в том же смысле, как многоклеточный организм является сверхклеткой, то есть, следующим уровнем организации. В нашем теле тоже не все клетки размножаются – но нас же это не смущает?

Comments

[skogar.livejournal.com]

-- Я пытаюсь понять, действительно ли при моделировании биологической эволюции можно ограничиться одними только генами (как сейчас часто и поступают: считают эволюцией изменение частот встречаемости аллеллей в популяции в череде поколений)? Ведь условия среды, направляющие отбор, влияют не на сами гены, а на организмы (за исключением, конечно, мутагенных факторов), а в геноцентрической модели это совершенно не принимается в расчет.

Вероятно можно это прояснить на примере селекции каких-нибудь собак - специалисты наверняка понимают, что при этом происходит на генном уровне.

[egovoru.livejournal.com]

Так в том же и дело, что прояснить, "что при этом происходит на генном уровне", как раз проще простого: методы секвенрования ДНК (выяснения последовательности ее нуклеотидов) продолжают совершенствоваться, так что выяснить, чем новая порода собак отличается от старой, не составляет труда. Это, в частности, совершенно преобразило биологическую систематику: вместо того, чтобы исследовать морфологию объектов, сейчас просто секвенируют их геномы, а дальше сравнивают их как тексты - благо, для работы с текстами у нас накоплен большой опыт.

Я же имею в виду несколько иное: моделирование процесса эволюции, то есть, предсказание ее будущих результатов. Дано: популяция неких организмов с таким-то распределением частот аллелей, такая-то вероятность мутаций и такие-то факторы среды, влияющие на выживание организмов. Можем ли мы предсказать, как будет меняться это самое распределение частот (с учетом появления новых аллелей за счет мутаций) в череде поколений? Мне кажется, тот факт, что среда влияет не на гены, а на организмы, должен повлиять на такое моделирование.

[skogar.livejournal.com]

Т.е. Вас интересует не то, на что можно реально посмотреть, а чтобы из собаки произошёл какой-нибудь крокодил. Из собаки получатся только собаки; может быть волки или ещё что-нибудь типа того. Наверное, всё, что известно, подобными рамками и ограничивается.

[egovoru.livejournal.com]

Ну, почему обязательно крокодил? Вопрос в том, можем ли мы предсказать результаты эволюционного провесса, исходя из заданных условий? Удача такого предсказания подтвердила бы, что мы правильно понимаем механизм процесса.

[skogar.livejournal.com]

Я Вас так и понял.
Необязательно крокодил, имелось в виду, что что-то отдаленное от собак.
Механизм создания нового качества вообще не описан, чтобы его понимать хоть как-то. Есть описания изменений в рамках вида (как выведение пород собак), его можно слегка экстраполировать (условно, от собак к волку). Как и Вы говорите, это в целом понятно, но кроме этого ничего и нет.

[egovoru.livejournal.com]

"Как и Вы говорите, это в целом понятно, но кроме этого ничего и нет"

Почему же нет? Существует множество детальнейших математических моделей эволюционного процесса - это целая отдельная область исследований: вот этот обзор (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3915852/) дает о ней некоторое представление. Я, к сожалению, вовсе не специалист в этой области, так что не могу сказать, как разные представления о репликаторах влияют на такое моделирование - может быть, и никак.

Но в любом случае меня беспокоит, что представление о генах, как о какой-то инородной сущности в нашем организме, использующем его в своих целях, могут сильно повлиять на нашу жизнь. Скоро - или уже? - мы будем слышать: "Это не я совершил преступление, это мои гены заставили меня сделать это!", а между тем, "мои гены" - это ведь и есть "я"!

[skogar.livejournal.com]

Всё же математическое моделирование - слишком абстрактная область, надо потом ещё и применять модели в реальности. Я всё же остаюсь при своём, что кроме этого ничего и нет; если Вы считаете, что статья по Вашей ссылке или любой другой источник доказывает, что есть ещё хоть что-то существенное, я готов обсудить.

Про преступления генов - вопрос уже другой. Гены не могут насильно заставить человека сделать то, что он сам не хочет. Видимо от родителей человеку могут передаться какие-то нехорошие склонности (не знаю только, причём тут гены), но плохие поступки зависят от сознательного выбора человека.

[egovoru.livejournal.com]

"математическое моделирование - слишком абстрактная область, надо потом ещё и применять модели в реальности"

Так модели ведь только для того и нужны, чтобы предсказывать поведение реальности - иначе зачем?

"Я всё же остаюсь при своём, что кроме этого ничего и нет"

А чего бы Вы хотели? Ведь естествознание - это и есть деятельность по созданию моделей реальности, математических или нет.

"Видимо от родителей человеку могут передаться какие-то нехорошие склонности (не знаю только, причём тут гены)"

У большинства психологических особенностей есть существенный наследственный компонент, так что что гены тут как раз причем.

[skogar.livejournal.com]

-- Так модели ведь только для того и нужны, чтобы предсказывать поведение реальности - иначе зачем?

За этим самым. Но когда создаётся модель, важно, чтобы она была адекватна тому, что моделируется. Модель не может существовать без выжимки абстрактных свойств из реального объекта/процесса. Поэтому надо внимательно смотреть, какие свойства закладываются в модель, и можно ли потом эту модель возвращать обратно в реальность. Здесь надо очень внимательно следить за движениями рук.

-- У большинства психологических особенностей есть существенный наследственный компонент, так что что гены тут как раз причем.

Вполне возможно. Я не брался рассуждать о том, где я мало что понимаю.

[egovoru.livejournal.com]

"Модель не может существовать без выжимки абстрактных свойств из реального объекта/процесса"

Модель, собственно говоря, и является "выжимкой абстрактных свойств из реального объекта/процесса". Иными словами, это умственная конструкция, которая в идеале должна отражать важные для нас аспекты этого процесса. Мы наблюдаем физическую реальность в доступном нам объеме (либо помещаем изучаемую физическую систему в нужные нам условия и отмечаем ее реакцию - иными словами, проводим эксперимент), извлекаем из нее эти самые абстрактные свойства и создаем умственную конструкцию, содержащую эти свойства - то есть, модель.

Дальше мы пытаемся прогнозировать поведение более глобальной реальности на основании поведения нашей модели. Разумеется, мы проверяем, насколько наши предсказания совпадают с поведением этой глобальной реальности. Если не слишком совпадают, мы выбрасываем эту модель и строим новую, которую подвергаем новым испытаниям :)

Моделирование биологической эволюции тоже производят по этой схеме. Другое дело, что экспериментальная проверка эволюционных моделей требует очень длительного времени, поэтому реально ее можно производить только на организмах с очень коротким жизненным циклом, типа бактерий. Но и то, ограниченность периода наблюдения - конечно, существенное препятствие на пути усовершенствования эволюционных моделей.

[skogar.livejournal.com]

Ну да. Остаётся только оценить адекватность существующих эволюционных моделей. Я своё понимание насчёт этого уже высказал.

[egovoru.livejournal.com]

В конкретных, количественных моделях я, увы, не специалист - но Вы, наверное, не их и имеете в виду? Общий же принцип - то есть, наследственная изменчивость плюс отбор - вполне выдержал экспериментальную проверку. Конечно, эволюционные эксперименты, как я уже заметила выше, реально проводить только на бактериях, но у нас есть все основания считать, что все живое эволюционирует по единому принципу.

[skogar.livejournal.com]

Я имею в виду например то, что нет моделей, которые можно было бы признать адекватными, описывающих эволюционное развитие живых организмов от "начала" до нынешнего состояния. (Причём на вопрос "совсем нет?" ответ будет: да, их нет совсем.) Прежде, чем прогнозировать дальнейшую эволюцию на основе какой-либо модели, надо посмотреть, как она соответствует тому, что уже (якобы) было. И там по этой части просто совсем глухо.

[egovoru.livejournal.com]

"Начало" как раз представляет собой главную трудность. Смоделировать, что будет происходить с уже имеющейся живой клеткой как раз не очень сложно - мы знаем уже вполне достаточно для этого. Но вот каким образом возникла сама клетка, объяснить гораздо сложнее. Признаюсь, меня эта область исследований никогда особенно не привлекала, потому что вот там уж точно большая напряженка с экспериментальной проверкой - но люди работают!

[skogar.livejournal.com]

Если в первую клетку заложить программу развития до самых сложных организмов (по аналогии с тем, как организм сложного существа развивается из одной клетки), то вся трудность ляжет на такую многократно усложнённую версию абиогенеза.

-- мы знаем уже вполне достаточно для этого

Вы верите кому-то на слово или проверяли самостоятельно? :)

[egovoru.livejournal.com]

"Если в первую клетку заложить программу развития до самых сложных организмов"

Так в том же и дело, что биологическая эволюция - это вовсе не постепенное разворачивание изначально заложенной программы развития, а создание нового в результате наследственой изменчивости и отбора!

"Вы верите кому-то на слово или проверяли самостоятельно?"

Как я уже отметила выше, мои профессиональные интересы далеки от изучения эволюции, так что да, я полагаюсь на мнение специалистов в этой области.

[skogar.livejournal.com]

-- Так в том же и дело, что биологическая эволюция - это вовсе не постепенное разворачивание изначально заложенной программы развития, а создание нового в результате наследственой изменчивости и отбора!

Где берётся потенциал для такого развития?

-- так что да, я полагаюсь на мнение специалистов в этой области

Напрасно, напрасно. Знаете поговорку "доверяй, но проверяй"? - в этом случае это очень уместно.

[egovoru.livejournal.com]

"Где берётся потенциал для такого развития?"

А для него и не нужен никакой "потенциал" - более того, оно совершенно неизбежно :)

"Знаете поговорку "доверяй, но проверяй"? - в этом случае это очень уместно"

Боюсь, совсем наоборот: с тех пор, как человечество додумалось до разделения труда, мы только и делаем, что полагаемся на чужие знания :)

[skogar.livejournal.com]

-- А для него и не нужен никакой "потенциал" - более того, оно совершенно неизбежно :)

Вам известны соответствующие законы физики?

-- Боюсь, совсем наоборот: с тех пор, как человечество додумалось до разделения труда, мы только и делаем, что полагаемся на чужие знания :)

Иногда это полезно, но встречаются и злоупотребления таким доверием. Смайлик не ставлю, ибо это на самом деле не смешно.

[egovoru.livejournal.com]

"Вам известны соответствующие законы физики?"

А какие же конкретно законы физики Вы имеете в виду?

"встречаются и злоупотребления таким доверием"

Это конечно. Но дарвиновские идеи все-таки уже очень давно были высказаны, и с тех пор уже очень много людей посвятили очень много усилий их проверке, так что, будь они несостоятельными, это бы давно уже выявилось.

[skogar.livejournal.com]

-- А какие же конкретно законы физики Вы имеете в виду?

Те, которые описывают эволюционные процессы - самоусложнение живых организмов.

-- Но дарвиновские идеи все-таки уже очень давно были высказаны, и с тех пор уже очень много людей посвятили очень много усилий их проверке, так что, будь они несостоятельными, это бы давно уже выявилось.

Это звучит несколько наивно. Однако думаю, что это и произойдёт в не слишком далеком будущем, может быть даже на нашем веку.

[egovoru.livejournal.com]

"эволюционные процессы - самоусложнение живых организмов"

Самоусложнение - не обязательно для эволюции; бывают ситуации, в которых, наоборот, наиболее жизнеспособными оказываются более просто устроенные организмы (самый разительный пример - паразитизм). Сам же процесс, наследственная изменчивость плюс отбор, вовсе не нацелен на создание сложности.

"это и произойдёт в не слишком далеком будущем, может быть даже на нашем веку"

Разумеется, ни одну естественно-научную гипотезу никогда нельзя считать "окончательно доказанной": всегда могут появиться новые сведения, заставляющие нас ее отвергнуть. Но, как я уже упомянула выше, все новые сведения, накопленные в течение 100 лет активного тестирования, только подтверждают базовую схему, предложенную Дарвином. Главным из них, конечно, было выяснение самого механизма наследственности - то есть, развитие молекулярной генетики.

[skogar.livejournal.com]

-- Сам же процесс, наследственная изменчивость плюс отбор, вовсе не нацелен на создание сложности.

Даже если считать возникающую сложность побочным продуктом процесса (хотя так едва ли кто считает всерьёз), то необходимость описания физики такого загадочного процесса никак не отменяется.

[egovoru.livejournal.com]

"хотя так едва ли кто считает всерьёз"

Не знаю, насколько Вы знакомы с литературой в этой области. Вот неплохая популярная статья (https://habr.com/ru/post/401953/) с обсуждением возможных причин увеличения сложности живых систем.

[skogar.livejournal.com]

Я знаком в том плане, что никаких реальных результатов нет и близко. Если хотите спорить - предлагайте к обсуждению что-нибудь конкретное, а не то, где много общих слов.