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

[egovoru.livejournal.com]

Заметьте, вместо того, чтобы высказаться по существу конкретной гипотезы, предложенной автором статьи, Вы огульно отрицаете сам (вполне очевидный!) факт увеличения сложности. На мой взгляд, это просто свидетельствует о Вашем очень слабом знакомстве с предметом.

"физики с математиками (не 100%, конечно) убеждены, что она невозможна"

А зачем же спрашивать о биологической эволюции у математиков? Ведь Вы же не пойдете к сапожнику за пирогами, правда? Если какой-то математик и берется рассуждать на биологические темы, то давайте обсудим, что именно он говорит. Ваше заявление, что, дескать, физики и математики отрицают биологическую эволюцию, звучит, извините, просто нелепо. Помнится, я уже цитировала Вам одного известного физика?

[skogar.livejournal.com]

-- Заметьте, вместо того, чтобы высказаться по существу конкретной гипотезы, предложенной автором статьи, Вы огульно отрицаете сам (вполне очевидный!) факт увеличения сложности.

Заметьте, что Вы первой обратились ко мне, а не я к Вам. Я не собирался эту тему обсуждать, ибо мы по ней уже прошли много кругов.
Факт (или не факт) увеличения сложности упирается в то, было ли на самом деле так, как на приведённой Вами картинке.

-- Если какой-то математик и берется рассуждать на биологические темы, то давайте обсудим, что именно он говорит.

То, что в рамках современной науки невозможно объяснить самоусложнение живой природы от дальнего "общего предка" до человека. Не хватает не мелочи и не части общей картины - нет совсем ничего.

[egovoru.livejournal.com]

"в рамках современной науки невозможно объяснить самоусложнение живой природы от дальнего "общего предка" до человека"

Еще раз повторяю, что автор обсуждаемой статьи как раз и предлагает один из возможных механизмов этого, но Вы не желаете с ним ознакомиться и вообще в упор не видите. Что ж, можно привести коня к водопою, но нельзя заставить его пить :)

[skogar.livejournal.com]

Я ещё помню, как Вы мне показывали "объяснение" того, как на пустом месте вырастает рука или нога. Объяснять надо на более низком уровне, почему такое вообще возможно (тогда как на самом деле невозможно). Просто нафантазировать, в каком порядке оно росло - такое объяснение может устроить только биологов. К дрейфу генов это тоже относится в полной мере.

[egovoru.livejournal.com]

"Вы мне показывали "объяснение" того, как на пустом месте вырастает рука или нога"

О, про это я уже приготовила отдельный пост - специально для Вас! Но размещу его после некоторого перерыва - а то, боюсь, я уже утомила других читателей постоянным обсуждением биологических проблем :)

"К дрейфу генов это тоже относится в полной мере"

Сам по себе дрейф генов - твердо установленный факт. Его возможная роль в увеличении сложности организмов в ходе эволюции - гипотеза, предложенная автором обсуждаемой статьи. У нее, действительно, есть свои сторонники и свои противники.

[skogar.livejournal.com]

-- О, про это я уже приготовила отдельный пост - специально для Вас!

Может быть я уже и ответил в последнем комментарии? У меня ведь мысль всего одна, и та дубовая (в смысле, что простая, но мощная).

-- Сам по себе дрейф генов - твердо установленный факт. Его возможная роль в увеличении сложности организмов в ходе эволюции - гипотеза

Всяких гипотез можно придумать бесконечное количество - толку пока не видно, причём совсем.

[egovoru.livejournal.com]

А все-таки чем конкретно Вас не устраивает гипотеза Линча?

[skogar.livejournal.com]

А как она объясняет усложнение, т.е. появление чего-либо качественно нового? Чтобы устроило, нужно поймать какой-либо очень необычный процесс, в котором усложнение было бы естественным и преобладало бы над естественным распадом. Задача настолько сложна, а существующие идеи настолько слабы, что нет причин думать, будто появилось что-то, что могло бы хоть как-то устроить.

[egovoru.livejournal.com]

Гипотеза Линча призвана объяснить увеличение размера генома в ходе эволюции от прокариот к многоклеточным эукариотам. Как правило, чем больше геном, тем сложнее организм (что тоже довольно ожидаемо).

А что Вы готовы назвать "качественно новым"? Приведите, пожалуйста, какой-нибудь конкретный пример, а я попробую выяснить, есть ли какие-то гипотезы на этот счет. Но, как правило, любое "качественно новое" - это старое, начавшее использоваться по другому назначению :)

[skogar.livejournal.com]

Любой орган, которого не было и который потом появился. Годится и рука (или нога?), которую Вы упоминали раньше. Но надо не просто сказать, что сначала образуется бугорок, потом кость там развивается особым образом, появляются фаланги, и т.п., а объяснить, почему такой процесс может происходить, что его обеспечивает. Если Вы скажете, что в его биологической конструкции уже есть потенциал к такому развитию, то тогда вопрос смещается туда, где этот потенциал возник. Всё это сводится к тому, чтобы описать процесс, при котором усложнение пересиливает естественный распад, как я уже говорил. Насколько я понимаю, таких биологических процессов просто нет, кроме может быть совсем локальных и неустойчивых.

[egovoru.livejournal.com]

Конечности позвоночных животных - это модификации рыбьих плавников. Вот в этой статье (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001216061630029X) подробно разбираются возможные механизмы этого преобразования: автор приходит к выводу, что ведущая роль здесь принадлежит gene networks involving the 5’Hox genes, Gli3 and Shh. Попробуйте почитать, но, конечно, эта статья требует некоторого знакомства с предметом. В том посте, который я уже подготовила, я как раз попыталась популярно объяснить, что такое Hox genes, и как они работают.

[skogar.livejournal.com]

Может быть лучше после того, как Вы выставите пост, чтобы задать вопросы Вам. Вы ведь напишете в популярной форме, и будет проще вникать, чем читать специальную литературу. Но вообще какие-то животные могли произойти из рыб (но могли и не произойти), а плавники всё же в каком-то смысле уже почти ноги (хотя не мне судить): запас сложности мог существовать в плавниках, чтобы потом на суше из них получились ноги. Лучше смотреть на более явные различия, когда некого органа точно не было совсем.

[egovoru.livejournal.com]

Да, я тоже думаю, что дальнейшее обсуждение этой проблемы целесообразно отложить до специально посвященного ей поста. Сейчас - только два коротких пояснения.

Плавники, действительно - уже в значительной степени ноги, особенно плавники кистеперых рыб, которых считают наиболее близкими к наземным позвоночным. Появление же плавников у рыб - вопрос, не отделимый от вопроса о появлении у них костей, поскольку именно наличием костей рыбьи плавники и отличаются от подобных выростов у других водных организмов, вроде кальмаров или более близких к рыбам миног. А вопрос о появлении костей тянет за собой, соответственно, вопрос о появлении хрящей и вообще дифференциации тканей и т.д.

Второй важный момент заключается в том, что обсуждать эволюционные морфологические преобразования невозможно без понимания того, как соответствующие структуры формируются в ходе развития организма. Ведь всякий сложный многоклеточный организм, как Вы прекрасно знаете, начинает свою жизнь в виде гораздо более простой структуры, а именно, оплодотворенной яйцеклетки. Соответственно, первый вопрос, на котороый надо ответить, размышляя о биологической сложности - а как эта сложность появляется в ходе индивидуального развития? Эволюция же - это в значительной мере изменение программ развития.

[skogar.livejournal.com]

Да, по первому - в плане постановки вопросов консенсус.
По второму: в единственной клетке будущего сложного организма уже записана программа его будущего развития. Эволюционное развитие подразумевает появление того, чего нет в таком скрытом виде. Не совсем понял, сказали ли Вы тоже именно это или нечто другое.

[egovoru.livejournal.com]

"Эволюционное развитие подразумевает появление того, чего нет в таком скрытом виде"

Эволюция в любом случае предполагает изменение генетического материала (то, что Вы называете "скрытым видом"). Подробнее об этом будет в том приготовленном посте.