Жизнь – без начала и конца
Jun. 24th, 2020 10:00 am![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
egovoruСтрого 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.
этого параметра и числа генов от размера генома
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2020-09-20 05:15 pm (UTC)no subject
Date: 2020-09-20 05:17 pm (UTC)no subject
Date: 2020-09-20 06:56 pm (UTC)no subject
Date: 2020-09-20 07:11 pm (UTC)no subject
Date: 2020-09-20 07:21 pm (UTC)- Мы живем в мире именно с такими параметрами, которые нужны для жизни :) Чем это хуже того, что Вы написали выше:
( https://egovoru.livejournal.com/157127.html?thread=12383431#t12383431 )
//если бы это было не так, жизнь уже прекратилась бы//
?
no subject
Date: 2020-09-20 07:30 pm (UTC)При этом мы не знаем даже, а существуют ли какие-то другие миры? Что же касается генетического разнообразия, то мы точно знаем, что оно существует. Но Вы совершенно правы в том, что существование жизни можно рассматривать как граничное условие для любых теорий эволюции: то есть, если теория предсказывает, что жизни быть не может, значит, это плохая теория. (Собственно, это соображение и отсеивает всякие глупости вроде боинга на свалке и т.д.).
no subject
Date: 2020-09-20 08:03 pm (UTC)- Но не это там объяснялось, а то, почему большинство мутаций нелетальны.
(Однако, это не отменяет следующих уровней "почему").
no subject
Date: 2020-09-20 08:31 pm (UTC)no subject
Date: 2020-09-20 09:16 pm (UTC)- По аналогии с кодами, созданными человеком. Помните, наверное, "blue screen of death" или просто "зависание" программ из-за разных "багов" в софте? Часто один бит ошибочный - и все перестает работать.
А чтобы получилось что-то осмысленное от "мутации" в коде - вообще невиданное дело :) Впрочем, я уже это упоминала раньше.
Когда же такая устойчивость к изменению кода возможна? Самое естественное предположение: код - вовсе не сама программа, а ее конфигурационные параметры или "user input" во время ее работы. Тогда да, именно так и происходит, если сама программа написана грамотно.
Но если генетический код - это параметры программы, то где же она сама?
no subject
Date: 2020-09-20 09:49 pm (UTC)Тогда это просто еще один наглядный пример того, как
сон разумапорочная техногенная метафора рождает чудовищ :)"Когда же такая устойчивость к изменению кода возможна?"
Она кроется в химических свойствах биополимеров. Как я уже написала выше, замена только одной из нескольких сотен аминокислот белка не слишком радикально меняет его свойства, и это - твердо установленный экспериментальный факт.
"Самое естественное предположение: код - вовсе не сама программа, а ее конфигурационные параметры или "user input" во время ее работы"
Генетический код - это просто химическое соответствие определенных триплетов нуклеотидов определенным аминокислотам - а точнее, определенным аминоацил-тРНК, с которыми они взаимодействуют в ходе трансляции. Я не знаю, как применить слова "сама программа" или "ее параметры" к этой ситуации.
no subject
Date: 2020-09-21 03:28 am (UTC)- Не думаю :) Дискретный код по самой своей природе неустойчив в общем случае.
//замена только одной из нескольких сотен аминокислот белка не слишком радикально меняет его свойства//
- А как же прионы? Даже без замены аминокислот, белок может стать непригоден.
//Я не знаю, как применить слова "сама программа" или "ее параметры" к этой ситуации. //
- Например, "сама программа" управляет сложной деятельностью клетки. А ДНК - один из многих ее конфигурационных параметров.
no subject
Date: 2020-09-21 01:25 pm (UTC)Прионы тут совершенно ни при чем, потому что они не имеют никакого отношения к генетическому коду. Когда говорят, что прионы, дескать, передают информацию от белка к белку, что якобы нарушает "центральную догму" молекулярной биологии, согласно которой информация передается только от нуклеиновых кислот к белкам, то это очередное навешивание лапши на уши. Прионы, безусловно, передают некую информацию - любое физическое взаимодействие можно описать как передачу информации - но это НЕ информация о последовательности аминокислот, которую кодирует ДНК. А "сделать белок непригодным" легче легкого и без всяких прионов - достаточно его немного нагреть :)
"Например, "сама программа" управляет сложной деятельностью клетки. А ДНК - один из многих ее конфигурационных параметров"
В клетке вообще нет никакой "программы" как последовательности символов - это мы записываем буквами химическую структуру ДНК. В отличие от компьютера (или прибора - синтезатора ДНК, уж если на то пошло) клетка не умеет "читать" написанную нами последовательность символов. Далее, ДНК содержит информацию не о "сложной деятельности клетки", а о последовательности аминокислот в ее белках. Если взять молекулу ДНК и положить ее в пробирку, ничего не произойдет - она так и будет там лежать мертвым грузом.
А "сложная деятельность клетки" обусловлена самой клеткой как физической системой. Именно поэтому вирусы, содержащие "голую" ДНК/РНК (и немного белков оболочки) не способны к самостоятельному размножению. Тем не менее, компьютерная терминология типа "сама программа" и "ее конфигурационные параметры" кажется мне здесь совершенно неподходящей. А неподходящая терминология легко приводит и к ошибкам по существу.
no subject
Date: 2020-09-21 03:06 pm (UTC)no subject
Date: 2020-09-21 08:22 pm (UTC)Что Вы понимаете под "самой программой"? В клетке ведь нет ли строчек символов, ни ячеек памяти - только молекулы и химические реакции между ними. Имеете ли Вы в виду, что, возможно, существуют какие-то другие молекулы, помимо ДНК, в которых "записана", например, программа развития организма? Нет, таких молекул нет, и вряд ли они просто еще не открыты: мы уже довольно неплохо знаем набор клеточных молекул, и там просто не из чего выбирать. А каким образом ДНК может быть "конфигурационным параметром программы", я уж совсем не понимаю :(
Тут, может быть, важен еще вот какой момент. Каким образом реализуется генетический код - то есть, как "язык" нуклеотидов переводится на "язык" аминокислот - мы уже очень хорошо понимаем. Но это событие осуществляется в пределах каждого конкретного гена. Гораздо меньше понятно то, что называют "дифференциальной экспрессией генов", то есть, процессы, определяющие, почему в нейронах работают только "нейронные" гены, в мышцах - только "мышечные" и т.д., и почему в ходе развития организма сначала работают зародышевые гены, а потом включаются гены взрослого организма (свои для каждой стадии развития).
Последовательность включения (и выключения) определенных генов в ходе дифференцировки клетки и развития всего организма не кодируется ДНК напрямую. Эти процессы определяются уже имеющимися в клетке белками и регуляторными РНК и внешними условиями. Именно с этим связано то, что можно взять у Вас кусочек кожи, дедифференцировать клетки эпителия в стволовые клетки, а потом, поливая их определенными веществами (в основном, подобающими гормонами и сигнальными пептидами), превратить в нейроны. Нейронные гены будут экспрессироваться в ответ на эти молекулы, которые свяжутся с определенными участками ДНК.
no subject
Date: 2020-09-22 03:46 am (UTC)- В компьютере, если на него смотреть в лупу, микроскоп и т.п, Вы тоже ничего этого не увидите. Увидите только электроны, атомы, молекулы, взаимодействия между ними. Хотя знающий инженер может понять где что находится. Но важнее другое: как я уже не раз писала раньше, бывают не только цифровые, но и аналоговые вычислительные устройства. Для них даже такого понятия, как "ячейка памяти", нет. Даже все знающий инженер их не увидит.
В каждой клетке происходят разнообразные сложные скоординированные процессы, даже если не рассматривать синтез белков. Что обеспечивает бесперебойную работу этих процессов? Это я и называю "сама программа". И она вовсе не обязана быть цифровой. И для нее ДНК - параметр для одного из многочисленных процессов, на которые она способна. Да Вы и сами упомянули о тех процессах, которые не закодированы в ДНК:
//то, что называют "дифференциальной экспрессией генов"//
//Последовательность включения (и выключения) определенных генов в ходе дифференцировки клетки и развития всего организма не кодируется ДНК напрямую//
А еще мы когда-то митоз обсуждали.
Где-то вся эта логика "зашита", и это вполне подходит под определение гибридного (электрохимического) аналогового информационно-вычислительного устройства. Кстати, аналоговые устройства не так-то легко (или даже невозможно) перепрограммировать, но параметры у них обычно есть.
no subject
Date: 2020-09-22 12:44 pm (UTC)Дискретность же вытекает просто из того, что все главные "молекулы жизни" - полимеры, то есть, состоят из отдельных структурных единиц. Причем, если в случае белка функционально значимой дискретной единицей является одна аминокислота, то в случае нуклеиновых кислот это не один нуклеотид, а три последовательных - и вот это уже напрямую связано с характером генетического кода (т.е. с тем, как работает рибосома). При биосинтезе белка каждая аминокислота добавляется к растущей полипептидной цепи целиком, а не поатомно - вот это и имеется в виду, когда говорят о "дискретности". Иными словами, нельзя представить себе белок, состоящий, например, из 200 с половиной аминокислот - и такая ситуация, мне кажется, вполне адекватно описывается словом "дискретность", разве нет?
Но при этом все реакции, протекающие в клетке, в том числе и процесс трансляции (биосинтеза белка), описываются все теми же аналоговыми уравнениями химической кинетики, о которых шла речь в начале комментария.
На мой взгляд, интересные вопросы, связанные с генетическим кодом, совсем другие, а именно: почему такая-то аминокислота кодируется именно таким триплетом, а не другим? Почему некоторые аминокислоты (а именно, метионин и триптофан) кодируются каждая только одним-единственным триплетом, а другие (аргинин) - аж целыми шестью? Насколько я знаю, считается, что все это - просто исторические (эволюционные) случайности, но, может быть, тут есть и какие-то закономерности?
no subject
Date: 2020-09-22 06:15 pm (UTC)//Дискретность же вытекает просто из того, что все главные "молекулы жизни" - полимеры//
- В конце концов, все состоит из молекул, атомов, а глубже - электронов, кварков т.д. :)
Суть же того, что я пыталась сказать, в том, что "сама программа" базируется на том, что Вы здесь назвали "аналоговыми уравнениями химической кинетики" и других подобных физико-химических процессах. А ДНК - один из параметров настройки этих процессов: с другой ДНК процессы идут несколько иначе. Иными словами, генетический код - не "сама программа". А "сама программа" умеет "переваривать" широкий диапазон своих параметров, и эта одна из причин, почему мутации в генетическом коде не ломают сразу все. Более того, в "самой программе" даже предусмотрены механизмы починки мутаций.
//На мой взгляд, интересные вопросы, связанные с генетическим кодом ...//
- Все это безусловно интересные вопросы. Но на мой взгляд, самый интересный все-таки вопрос, сводится ли полностью "сама программа" к физико-химическим законам ("аналоговыми уравнениями химической кинетики" Вашими словами) или что-то дополнительно нужно привлекать.
no subject
Date: 2020-09-22 06:58 pm (UTC)Как я уже написала выше, белок не может состоять из Х с половиной аминокислот (а ДНК - из Y с половиной нуклеотидов), что и позволяет при обсуждении механизмов наследственности рассматривать аминокислоты и нуклеотиды как дискретные (неделимые) единицы. То, что сами аминокислоты состоят из атомов, а те - из электронов и нуклонов и т.д., не имеет значения на таком уровне рассмотрения.
"сводится ли полностью "сама программа" к физико-химическим законам ("аналоговыми уравнениями химической кинетики" Вашими словами) или что-то дополнительно нужно привлекать"
Если понимать этот вопрос так: проявляются ли в биологических системах какие-то другие типы физических взаимодействий, кроме четырех известных, то ответ на него отрицательный. Если же понимать его так: отличает ли что-то живые организмы от неживых систем, то ответ на него положительный. Мы не знаем никаких других физических систем, способных к самовоспроизведению и дарвиновской эволюции, кроме живых организмов. (Сразу приходящие на ум мемы, компьютерные вирусы и т.д. не в счет: это не физические системы).
no subject
Date: 2020-09-22 09:01 pm (UTC)- Это формально и схематично так. А на самом деле он еще и с металлом каким-нибудь часто образует связь:
https://en.wikipedia.org/wiki/Metalloprotein
Так что Ваша дискретность весьма условная.
//Если понимать этот вопрос так: проявляются ли в биологических системах какие-то другие типы физических взаимодействий, кроме четырех известных, то ответ на него отрицательный. //
- Это вопрос веры пока :)
no subject
Date: 2020-09-22 09:35 pm (UTC)Конечно, есть масса белков, связанных с металлами - взять хотя бы всем известный гемоглобин. Но что это меняет? С металлами связывается цепь из целого числа аминокислот, а не дробного :) Так что ничего условного, формального или схематичного в этой дискретности нет.
"Это вопрос веры пока"
Нет, это не вопрос веры, а заключение из имеющихся у нас на сегодня экспериментальных данных. Жизнь - это эмерджентное свойство сложных физических систем, а не порождение каких-то таинственных "торсионных полей".
no subject
Date: 2020-09-23 03:46 am (UTC)- Ну и что? С чего у нас все это началось, помните? Вы написали (https://egovoru.livejournal.com/157127.html?thread=12389319#t12389319): //в случае белка функционально значимой дискретной единицей является одна аминокислота,// Вы отрицаете "функциональную значимость" металла в белке?
//Нет, это не вопрос веры, а заключение из имеющихся у нас на сегодня экспериментальных данных. //
- Это Ваше мнение :) Далеко не все так считают. Имеющихся данных явно недостаточно для такого заключения. Многие хорошо изученные физические явления не сводятся к "аналоговыми уравнениями химической кинетики", почему же жизнь должна к ним сводится?
no subject
Date: 2020-09-23 01:06 pm (UTC)Ну, знаете, это уже казуистика :) Белки связывают не только металлы, но и присоединяют множество других вещей - например, ретиналь или другие хромофоры, фосфаты, сахара и проч. Но это не отменяет того, что они всегда состоят из целого числа аминокислот, и никогда из дробного. Механизм биосинтеза белка так устроен, что наращивает полипептидную цепь только готовыми "блоками", а не поатомно, вот и все.
"Имеющихся данных явно недостаточно для такого заключения. Многие хорошо изученные физические явления не сводятся к "аналоговыми уравнениями химической кинетики", почему же жизнь должна к ним сводится?"
Имеющихся данных достаточно, чтобы сказать, что никаких других физических взаимодействий, кроме четырех известных, в живой природе нет. Но это ведь не то же самое, что утверждать, что нам все понятно, или что все сводится к системе уравнений. Непонятного очень много: например, как я уже упоминала выше, регуляция дифференциальной экспрессии генов нам пока что понятна только частично, и уравнения тут не помогут. Предлоложение, что эта регуляция требует каких-то неизвестных нам сил, кажется мне абсурдным редукционизмом. Дело не в неизвестных фундаментальных силах, а в сложной организации на основе имеющихся.
no subject
Date: 2020-09-23 03:47 pm (UTC)- Ну и что??? Я с этим и не спорю. Какие мои слова Вы пытаетесь опровергнуть?Я утверждаю всего лишь то, что тот уровень дискретности, который Вы так отстаиваете, определяет свойства белков только ЧАСТИЧНО, он недостаточен для определения многих важных для жизни свойств белков. Эти свойства зависят и от способа складывания белков (а оно дискретно ли вообще, кстати?), и от добавочных присоединенных элементов, в качестве примера которых я привела металлы, а Вы и другие не-аминокислотные элементы сейчас добавили.
//Предположение, что эта регуляция требует каких-то неизвестных нам сил//
- Я этого не предполагала. Какие мои слова заставляют Вас так думать?
(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2020-09-20 08:51 pm (UTC)no subject
Date: 2020-09-20 09:17 pm (UTC)