Дайте, что ли, карты в руки погадать на короля

[egovoru]

Сила естествознания – в его предсказательной способности. Уважаемый evgeniirudnyi интересуется, может ли теория Дарвина, в ее современном варианте, предсказывать результаты биологической эволюции? Что ж, давайте посмотрим. Поместим популяцию организмов в некие новые условия. Для простоты предположим, что эти условия не будут меняться за время наших наблюдений – хотя такого, конечно, не бывает, если период наблюдения сколько-нибудь длительный. Что нужно знать, чтобы предсказать, во что наша популяция превратится через такое-то число поколений?

Во-первых, нужно отсеквенировать исходные геномы всех организмов в популяции. В природе нет никакого «дикого типа» – все популяции состоят из разнообразных мутантов. Секвенирование ДНК – относительно несложная техническая задача (см. видео), так что, если наши организмы многоклеточные, мы можем оторвать от них по кусочку и пустить на это дело. А вот если они одноклеточные, придется их клонировать, поскольку нельзя извлечь ДНК из клетки, не убив ее.

Определив таким образом исходный генофонд (с поправкой на возможные мутации, в случае многоклеточных соматические, отличающие то, что мы истратили на секвенирование, от того, что мы пустили на эксперимент), мы должны будем составить список всех возможных мутаций, которые могут произойти за интересующее нас время. Геном, скажем, кишечной палочки состоит примерно из 5 миллионов пар нуклеотидов. Значит, только замена единичного нуклеотида дает нам четыре в степени 5 миллионов вариантов (для человеческого генома это четыре в степени 6 миллиардов). Но мутации ведь не исчерпываются такими заменами: бывают и делеции, и дупликации, и транслокации целых участков ДНК. Наконец, чужеродная ДНК может приобретаться путем горизонтального переноса от – теоретически – любого другого организма, находящегося поблизости. А раз так, то даже простой подсчет числа возможных генетических вариантов, поставляющих материал для отбора, превращается в нелегкую задачу.

Но это еще полбеды. Разные изменения ДНК происходят, разумеется, с разной вероятностью. Как оценить эту вероятность? Даже для простейших однонуклеотидных замен ее невозможно рассчитать, просто исходя из законов физики – система, включающая ДНК и фермент-полимеразу, слишком сложна для таких расчетов. А значит, нам придется определять вероятность эмпирически: то есть, ждать, пока спонтанно произойдут мутации каждого типа и делить число таких случаев на число репликаций.

Наконец, нужно будет определить выживаемость (и интенсивность размножения) всех полученных вариантов в наших условиях – ясно, что и это можно сделать только эмпирически. Учитывая, что фенотипический эффект каждой конкретной мутации может меняться в зависимости от ее сочетания с другими, нам придется проверять их не только индивидуально, но и во всех возможных комбинациях.

Понятно, проделать все это в какое-то обозримое время совершенно невозможно, поэтому такими предсказаниями никто и не занимается. А что же предсказывают? Например, скорость распространения какой-то конкретной мутации в популяции в зависимости от размера последней или еще от каких-то заданных параметров. Уважаемый uri_ben_cephas подсказал ссылку на отличную главу из книжки, где подробно разбираются принципы подобных расчетов.

Наглядное объяснение принципа секвенирования ДНК

Comments

Re: Из письма Мичурина Сталину:

[egovoru.livejournal.com]

Если директора колхозов и совхозов решили заменить свои прежние сорта мичуринскими, они вряд ли сделали это по приказу Мичурина. В рыночной экономике это определяется рынком, а в СССР, надо полагать, были соответствующие распоряжения начальства?

[verum-corpus.livejournal.com]

Тем не менее, чтобы заменить прежнее искусство так называемым социалистическим, нужны были творцы этого социалистического.
То же, видимо, происходило и с сортами.

[egovoru.livejournal.com]

Для искусства нет объективной шкалы оценки, а для сортов есть - урожайность, устойчивость и т.д. Все это вполне объективные, измеряемые показатели.

Мичурин, как Вы наверняка знаете, начал свою селекционную деятельность еще до революции. В 1912 году царское правительство наградило его за труды орденом Святой Анны 3-й степени, а в 1913 году Департамент земледелия США собирался купить мичуринскую коллекцию сортов (но сделка не состоялась из-за вскоре начавшейся войны). Не думаю, что американцы были такие идиоты, чтобы покупать кота в мешке.

[verum-corpus.livejournal.com]

Что касается американцев, то они до сих пор так действуют - скупают, например, по возможности все IT-стартапы подряд, просто на всякий случай.

Мичурин увековечил себя в русской истории фразой "Мы не должны ждать милостей от природы, взять их у неё - наша задача!", известной 90% населения (надо полагать). Если кто-нибудь напишет объективную биографию этого деятеля, можно будет наконец увидеть, какова его роль на самом деле. Я ни в коей мере этими знаниями, относящимися к советской истории, не обладаю.

[egovoru.livejournal.com]

Да, фразу насчет "мы не должны ждать милостей от природы" я тоже слышала, но с деталями биографии И.В. я тоже не знакома.

"Я ни в коей мере этими знаниями, относящимися к советской истории, не обладаю"

Знаниями не обладаете, а обвинения против Мичурина выдвигаете? То, что его именем называли лысенковщину, никак не может служить укором ему лично - он ведь умер в 1935 году.

"Если кто-нибудь напишет объективную биографию этого деятеля"

На сайте Тамбовской библиотеки есть список биографических публикаций о нем (http://www.tambovlib.ru/?view=editions.bibliograf.date.michurin#m3).