Жизнь – без начала и конца

[egovoru]

Дарвин предложил механизм приспособительной эволюции, но генетики быстро обнаружили, что не всякая эволюция непременно повышает приспособленность: генофонд популяции может изменяться и ненаправленно. Одна из причин такого «дрейфа генов» – случайные колебания численности организмов, «волны жизни». До разгрома генетики в Советском Союзе их изучал Сергей Четвериков. Современный генетик Майкл Линч полагает, что «дрейф генов» может объяснить постепенное усложнение живых организмов в ходе эволюции.

Строго говоря, он имеет в виду не сложность организмов, универсальной количественной оценки которой еще никто не придумал, а сложность генома и даже просто его размер. В самом деле, размеры геномов прокариот – примерно 1-10 млн пар нуклеотидов, а геномов многоклеточных эукариот вроде нас с вами – порядка 3000 млн. Линч объясняет это тем, что где-то на пути от бактерий к человеку жизнь прошла через «бутылочное горлышко» малочисленных популяций.

Скорость утраты случайной мутации (например, дупликации какого-то гена) в череде поколений пропорциональна размеру популяции. То есть, в больших популяциях дупликации будут исчезать, а в малых – сохраняться и накапливаться. Каждый ген из пары будет мутировать независимо, а один из них может даже рекрутироваться для новой функции. В конце концов из одного гена получатся два разных, увеличив тем самым сложность генома.

Для проверки своей гипотезы Линч попробовал оценить «эффективный размер популяции» организмов с геномами разной величины по уровню «бесшумных» полиморфизмов (нуклеотидных замен, не влияющих на последовательность кодируемого белка из-за вырожденности генетического кода и потому не подверженных отбору). У него действительно получилась обратная зависимость от размера генома (график внизу справа). Правда, ему тут же указали, что распространенность полиморфизмов определяется не только величиной полуляции, но и вероятностью мутагенеза, а она может быть разной у разных видов. Критики высказали и другие сомнения, но мне кажется, рациональное зерно в гипотезе Линча все же может быть.

Диаграмма из упомянутой в тексте статьи Линча, показывающая его оценки произведения эффективного размера популяции и скорости мутагенеза (N_eu) для разных видов, и график зависимости
этого параметра и числа генов от размера генома

Comments

James M Tour

[sergecpp.livejournal.com]

Any massive functional change of a body part would require multiple concerted lines of variations. Sure, one can suggest multiple small changes ad infinitum, but the concerted requirement of multiple changes all in the same place and at the same time, is impossible to chemically fathom. One day the requisite chemical basis might become apparent so that the questions can be answered. But present-day biology is far from providing even a chemical proposal for body plan changes, let alone a data-substantiated chemical mechanism.

James M Tour
https://www.jmtour.com/personal-topics/evolution-creation/

Re: James M Tour

[egovoru.livejournal.com]

Судя по описанию на его сайте, автор, которого Вы процитировали - по профессии не биолог:

"Tour’s scientific research areas include nanoelectronics, graphene electronics, silicon oxide electronics, carbon nanovectors for medical applications, green carbon research for enhanced oil recovery and environmentally friendly oil and gas extraction, graphene photovoltaics, carbon supercapacitors, lithium ion batteries, CO2 capture, water splitting to H2 and O2, water purification, carbon nanotube and graphene synthetic modifications, graphene oxide, carbon composites, hydrogen storage on nanoengineered carbon scaffolds, and synthesis of single-molecule nanomachines which includes molecular motors and nanocars."

Биологи же уже довольно хорошо понимают, как происходят "massive functional changes of a body part". Поскольку и другие читатели проявляли интерес к этой проблеме, я уже приготовила отдельный пост о ней, но размещу его после некоторого перерыва, чтобы не утомлять читателей однообразной тематикой :)

A этот пост посвящен другой проблеме - проблеме увеличения биологической сложности в ходе эволюции, которую мы уже начали обсуждать некоторое время назад (https://egovoru.livejournal.com/153333.html).