Соберутся пусть авторитеты, чтобы вирус раскороновать

[egovoru]

У человека, давно забывшего школьную программу, бактерии и вирусы идут через запятую в списке инфекционных агентов. На самом же деле между ними – дистанция такого огромного размера, что многие (в том числе и я) даже не склонны считать вирусы самостоятельными живыми организмами. Они ведь слишком просто устроены и потому способны размножаться, только задействуя более сложные клеточные структуры.

Когда я поступила на биофак, принципиальные открытия в молекулярной генетике были уже сделаны, так что то, что нам тогда рассказывали преподаватели, в основном соответствует и нынешним взглядам. Однако, читая книжку Евгения Кунина, я обнаружила, что вот представления об эволюционном происхождении вирусов с тех пор, похоже, изменились.

Нас учили, что утром деньги – вечером стулья сначала возникли клетки, а уже потом – вирусы. Некоторые клеточные гены – их называют «мобильными генетическими элементами» – таки заслуживают прозвища «эгоистичных»: они размножаются независимо от остальных и даже переходят от одной клетки к другой. Так вот, вирусы считались потомками таких элементов, одетыми белковой оболочкой, обеспечивающей им кратковременное существование во внешней среде и облегчающей проникновение в другую клетку.

На мои студенческие годы приходится изобретение полимеразной цепной реакции, позволяющей размножать ДНК в пробирке. Сокурсники, специализировавшиеся в этой области, любят вспоминать о том, как они, бывало, проводили эту реакцию вручную, перекладывая образец из одной водяной бани в другую сорок раз подряд :) Сегодня в каждой лаборатории стоят программируемые машинки, проделывающие это автоматически. Усовершенствование технологии привело к резкому упрощению процедуры секвенирования геномов, в том числе и вирусных.

И тут оказалось, что некоторые важные вирусные гены, кодирующие белки, занятые репликацией нуклеиновых кислот, в клетках практически не встречаются. Отсюда возникла идея, что генетический паразитизм возник еще на доклеточной стадии, а потом одни доклеточные репликаторы превратились в клетки, а другие – в вирусы. А если так, то вирусы оказываются реликтами тех ветхозаветных времен и, значит, могут нам кое-что о них рассказать, подобно тому, как ископаемые кости и раковины рассказывают нам о давних этапах морфологической эволюции!

В статье прошлого года Кунин несколько модифицировал этот сценарий, уточнив, что так возникла только часть вирусного генома, ответственная за собственно репликацию, а гены белков оболочки вируса все же были позаимствованы у клеток. Не знаю, правда, что думают об этом другие вирусологи – может, таковые найдутся среди читателей?

Схема из статьи Кунина, иллюстрирующая три обсуждаемые пути эволюционного происхождения вирусов. Вариант (а) – параллельное происхождение вирусов и клеток. Вариант (b) – упрощение некоторых клеток до вирусов. Вариант (c) – вирусы как продвинутые «эгоистичные гены».

Comments

[egovoru.livejournal.com]

Физика вообще всех процессов едина :) Еще раз повторяю, что для изучения эволюции живых существ СОВСЕМ не надо знать, как они произошли от неживого :)

Честно сказать, мне кажется, я потратила уже достаточно усилий, пытаясь объяснить Вам существо дела. Механизм эволюции адекватно описывается не физикой, а молекулярной биологией - Вам, мне кажется, стоит познакомиться с ее началами.

[skogar.livejournal.com]

Ладно, предлагаю остановиться на том, чтобы считать друг друга... хмм... недостаточно компетентными :)

[egovoru.livejournal.com]

Действительно, я - вовсе не специалист в вопросах эволюции; я занимаюсь другими вещами. Специалист - Саша Марков, книжку которого я Вам уже советовала.

[skogar.livejournal.com]

Так я и понимаю, что Вы опираетесь на мнения других, не особо копаясь в них. На этом всё и держится; но тот, кто копнёт, найдёт много интересного.

[egovoru.livejournal.com]

"Вы опираетесь на мнения других"

Здесь важны не мнения, а знания! У Саши таких знаний больше, потому что он - специалист в области эволюционной биологии, а я - специалист в других вещах (https://egovoru.livejournal.com/77208.html).

[skogar.livejournal.com]

Если Вы с ним знакомы, поинтересуйтесь, что он думает о физической стороне эволюционных процессов. Обычно ссылаются на неравновесную термодинамику как некий общее направление мысли, а потом разговор плавно затухает ни на чём. Бывают модификации, но в любом случае вопрос гиблый.

Про мышек я даже и сам кое-что слышал: частичные расшифровки того, какие области мозга (на уровне нейронных сетей) каким образом реагируют при изменении обстановки. Очень любопытно; это передний край современной науки, и в частности для себя я из этого сделал вывод, что от этого до описания мышления человека очень и очень далеко.

[egovoru.livejournal.com]

"поинтересуйтесь, что он думает о физической стороне эволюционных процессов"

Как я уже написала выше, мне кажется, это бессмысленный вопрос. Я пыталась выясить у Вас, как должно выглядеть подобное опсание - как набор уравнений или еще как-то? Но Вы не ответили, из чего я заключаю, что Вы и сами не очень-то понимаете, чего, собственно, Вы хотите :)

"частичные расшифровки того, какие области мозга (на уровне нейронных сетей) каким образом реагируют при изменении обстановки"

Мы не занимаемся собственно исследованиями мозга; мы ищем, исследуем и улучшаем те молекулярные "инструменты", которыми это делается - белки, называемые канальными родопсинами. Глобальная задача - понять, как они работают, то есть, каким образом поглощение фотона приводит к открытию внутри молекулы "коридора" для ионов. Эту область, наверное, можно условно определить как "молекулярная биофизика", но теми же словами могут называться и совершенно другие занятия.

Нейрофизиологи же используют эти белки главным образом для того, чтобы понять, какой нейрон взаимодействует с каким в мозге. Поскольку в человеческом мозге биллионы нейронов, задача эта совсем не тривиальная. Наши белки можно избирательно встроить только в один тип нейронов, а дальше эти нейроны можно избирательно активировать светом и смотреть, какие другие нейроны на это откликнутся. Раньше это делали электродами, но электроды повреждают нейроны, а наши белки - нет.

[skogar.livejournal.com]

-- Как я уже написала выше, мне кажется, это бессмысленный вопрос. Я пыталась выясить у Вас, как должно выглядеть подобное опсание - как набор уравнений или еще как-то? Но Вы не ответили, из чего я заключаю, что Вы и сами не очень-то понимаете, чего, собственно, Вы хотите :)

Вы ошибаетесь, ибо не понимаю не я, а Вы :))
Повторяю: у любого описания высокого уровня должны быть тесные связи с описанием более низких уровней. На примере компьютера это очень хорошо видно, но можно усмотреть и на Вашем примере с войной и вообще в любом сложном процессе. Если дойти до самого низа, то будет физика, из которой ничего не понятно; поэтому туда надо идти шаг за шагом, как если бы работу компьютера постепенно разлагали на работу его составляющих. В вопросе эволюции нет описательного сдвига вниз ни на шаг - в этом и проблема.

[egovoru.livejournal.com]

А как Вы себе представляете этот сдвиг? Эволюция начинается с мутаций - ошибок при репликации ДНК. Следовательно, для начала нам нужна "физическая модель" репликации ДНК, верно? Таких моделей сколько угодно - например, вот (https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0042272), вот (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3393157), и вот (https://www.pnas.org/content/113/16/E2277?__cf_chl_jschl_tk__=41b38b5d6c583d0958d3ce5febb67432ecfae443-1584574303-0-AShdKYgCJyHx1VJ28On7zW7GEXmDDtdIgdmYseMjQZJVqnKnl_XWIoqp0qu6T-ZuNAtwt8wg5QuGioCb8PeLV1UYRmPLY35yhGL_vNSANu8YBCTukYGyd4JAw3lNNWxM1caDR4M88Dsyh_wevx7t8wRkJ_TsL1rQ7pc4oe5PfQ6_oINDJa8HKif7KqPaBmEEf4ISv3xDKZ-NXmHNIV2KwLv7SU-vfKep0d5HvRp_P2QgDcSHa72sK95UDJlWyEeK4wqQi4KVK7v6CtU0OzdtYPF7p6qlV8jFO8JftBvI4q-7). Это ли Вы имеете в виду?

[skogar.livejournal.com]

Просто репликация ДНК не годится, так как надо добраться не просто до феномена изменчивости, а до того, как образуется новое качество. Я не знаю, как эволюционисты могли бы до этого добраться - это их задача, а не моя :) Пока что у них этого просто нет, и это факт, который (по крайней мере мне) очевиден.

[skogar.livejournal.com]

-- Глобальная задача - понять, как они работают

Вы ведь по сути как раз и говорите о задаче понимания физики, хотя и других процессов. Про эволюцию естественно ставить некие вопросы, не в точности такие же, но как бы "параллельные" вашим.

[egovoru.livejournal.com]

"Физическое описание" предполагает, что в нем будут фигурировать некоторые физические величины, так? Говоря о физическом описании работы молекулы белка, понятно, о чем речь: нас интересует, какие ее атомы куда перемещаются во времени.

Но какие физические величины Вы предлагаете задействовать для описания процесса эволюции? Допустим, мы возьмемся отслеживать во времени координаты и импульсы всех организмов некоей популяции, подверженной эволюции. Разве эта информация как-то поможет нам понять процесс эволюции? Вряд ли. Мы можем, например, отслеживать температуру этих организмов - опять не поможет.

Полезное же описание будет состоять в отслеживании изменений генофонда этой популяции в череде поколений - это и будет осмысленным физическим описанием процесса эволюции.

[skogar.livejournal.com]

Я Вам уже несколько раз сказал - описание процесса должно идти по уровням, всё ниже и ниже, чтобы где-то обнаружился сам физический механизм. Каким образом движение каких-нибудь белков или что-нибудь другое - то, что якобы ответственно за этот процесс - приводит к появлению у рыбы чего-то похожего на ноги, и т.п.

[egovoru.livejournal.com]

"образом движение каких-нибудь белков или что-нибудь другое - то, что якобы ответственно за этот процесс - приводит к появлению у рыбы чего-то похожего на ноги"

Кажется, я начинаю понимать, чего Вы добиваетесь :) Только это вовсе не "физический механизм эволюции", а так называемая "проблема морфогенеза". Решение этой проблемы состоит в выяснении того, каким образом последовательность нуклеотидов ДНК определяет не просто последовательность аминокислот в белке, но и макроскопическое строение органов и организмов. Вас это интересует, да?

Общий принцип состоит в том, что некоторые гены кодируют белки, управляющие другими белками, то есть регулирующие их синтез и деградацию (в первую очередь это факторы транскрипции, но есть многие другие). Кроме того, есть много генов, вообще никаких белков не кодирующих, но соответствующие им РНК тоже играют регуляторную роль. Мутации в таких регуляторных генах меняют целые программы развития, что и приводит к большим морфологическим изменениям.

Для того, чтобы в этом разобраться, никакие "физические модели" не помогут: тут нужно последовательно выяснять роль каждого такого регуляторного гена (а их многие сотни в каждом геноме, если не тысячи), что постепенно и делается. Опять же, я вовсе не специалист в этой области, но знаю, что, например, одно из самых важных для морфогенеза семейств генов - это так называемые hox гены (https://en.wikipedia.org/wiki/Hox_gene). Именно с ними связано, в частности, изчезновение ног у змей в ходе эволюции (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10365960/). Известны и многие другие подобные гены и механизмы того, как они определяют строние органов и организмов - это целая гигантская область исследований.

[skogar.livejournal.com]

Я ведь сказал, что проблем две, и физика более низкого уровня - одна из них. Насколько я понял, правильно сказать было бы как-то так: то, что известно в связи с морфогенезом, не даёт описания процесса вырастания ног у рыб. Подчеркиваю: не исчезновения, а наоборот.

Физика - это несколько другое. Если система допускает самоусложнение, то в ней должен где-то быть зарыт потенциал для этого. Иначе - рыба без воды вымрет, и никакой отбор не приведёт к вырастанию ног. У простых организмов этот потенциал едва ли имеется, но если эволюция была, то откуда-то он должен был взяться. Есть мнение, что этот процесс и абиогенез - в каком-то смысле родственные. Это - то, что я имел в виду в первую очередь, и это скорее физика, чем биология.

[egovoru.livejournal.com]

"морфогенез не даёт описания процесса вырастания ног у рыб"

Именно что дает (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5697439/) :)

"Если система допускает самоусложнение, то в ней должен где-то быть зарыт потенциал для этого"

Потенциал для усложнения заключается в первую очередь в возможности случайной дупликации генов, которая происходит даже у самых простых организмов. Две копии гена затем начинают мутировать независимо, так что кодируемые ими белки все далее расходятся так, что один или оба из них могут начать выполнять совершенно новые функции.

Кроме того, бывают и более глобальные события, приводящие к усложнению системы. Один из таких примеров - уже упоминавшиеся мной ранее митохондрии: они произошли не за счет накопления мутаций в одном геноме, а за счет объединения двух геномов с последующим перемещением многих генов симбионта в геном хозяина.

"Есть мнение, что этот процесс и абиогенез - в каком-то смысле родственные"

Что значит "есть мнение"? Чье это мнение? Как я Вам уже пыталась объяснить много раз, сегодня мы гораздо лучше понимаем, как эволюционируют живые системы, чем то, как они произошли от неживых (и тому есть причины). Существенно, что для того, чтобы разобраться с первым, вовсе не надо знать второе - как Вам, по-видимому, кажется. Это независимые вопросы и независимые области исследований.

[skogar.livejournal.com]

Хорошо, про ноги у рыб почитаю.

Самоусложнение - вещь слишком тонкая, и практически весь опыт говорит о том, что саморазрушение на порядки могущественнее в плане последствий. Поэтому обосновать самоусложнение довольно трудно, хотя принципиально оно возможно - но мало самого принципа, нужны конкретные его раскрытия в обсуждаемых ситуациях.

Про связь физики эволюции и абиогенеза как раз читал пару недель назад, но не помню где. Непонимание абиогенеза подвешивает эволюцию. Ладно, это отдельная тема, раз она Вам не нравится, а я не готов ответить предметно.

[skogar.livejournal.com]

Кстати, если Вы считаете, что физику появления ног у рыб надо отслеживать на очень высоком уровне типа репликации РНК, то тогда для этого процесса нужна модель именно на таком уровне. Но тогда вопрос о собственно физике перемещается ниже: каким образом функционируют такие штуки на более низких уровнях, что дают такие мощные эффекты на более высоком уровне. Строго говоря, это два разных вопроса, но для описания эволюции они оба абсолютно дохлые.

[egovoru.livejournal.com]

"физику появления ног у рыб надо отслеживать на очень высоком уровне типа репликации РНК"

РНК никогда не реплицируется, даже у вирусов :) Вы пытаетесь разобраться в сложных процессах биологической эволюции, совсем ничего не зная о механизмах наследственности. Это все равно, как если бы я пыталась разобраться в уравнении Шредингера, не зная таблицы умножения. Согласитесь, мой вывод, что уравнение Шредингера - вздор, не многого бы стоил :)

"каким образом функционируют такие штуки на более низких уровнях, что дают такие мощные эффекты на более высоком уровне"

Да, вот это уже разумная постановка вопроса. Я ответила на него, как смогла, по другой ветке.

[skogar.livejournal.com]

Я не биолог, и опечатки вполне возможны (получилось РНК вместо ДНК). Но суть дела не в тонкостях конкретных процессов, а в существовании/несуществовании описаний как таковых в самом грубом смысле.

[egovoru.livejournal.com]

Дело не в опечатках, а в том, что Вы пытаетесь разобраться в уравнении Шредингера, не зная таблицы умножения - и при этом еще беретесь утверждать, что уравнение Шредингера - вздор :(

[skogar.livejournal.com]

Неправда. Вы придрались к случайной ошибке, не несущей смысла. Проблемы с эволюцией гораздо понятнее физикам, чем биологам, но если биологи будут заслоняться от них придирками ко всему, где будет повод, то суть проблемы так и останется незатронутой. Вообще, у меня создаётся впечатление, что биологи часто бывали бы крайне удивлены, если бы вдруг начали изучать физику, и спасает их от этого только то, что они её предпочитают не знать и не трогать.

[skogar.livejournal.com]

-- Механизм эволюции адекватно описывается не физикой, а молекулярной биологией

Кстати, такого описания нет - как на уровне клеток, например, у рыб вырастают ноги. Есть только общие слова и ничем не подтверждённые фантазии.

[egovoru.livejournal.com]

Есть, есть такие описания :) Я Вам когда-то уже подыскивала такое описание эволюции глаза - в качестве примера, но Вы его почему-то проигнорировали :(

[skogar.livejournal.com]

Это не описание, а фантазии. Для описания нужны хоть какие-то конкретные объяснения, каким образом такое могло быть, откуда берутся такие возможности для развития. Ничего такого нет.