Наш нескончаемый прогресс, и потому недостижимый

[egovoru]

Даже школьный учебник – по крайней мере тот, по которому я училась – различает прогресс биологический и морфо-физиологический, как это предложил А.Н. Северцов. А вот Майкл Рьюз в своей книжке этим различием пренебрегает, но из контекста ясно, что в основном он имеет в виду последний вид прогресса. Напомню, биологический прогресс – это увеличение числа особей данного вида от поколения к поколению, то есть, легко поддающийся измерению процесс. Морфо-физиологический же прогресс – понятие куда более расплывчатое. Очевидно, что живые организмы сильно различаются по своему строению и функциональным проявлениям, но единой шкалы для сравнения всех их друг с другом по этому параметру пока никто не придумал.

Понятно, что в такой мутной воде ловить рыбу трудно. Рьюз подчеркивает, что почти столетие после Дарвина эволюционная биология оставалась, как он это называет, «популярной наукой». Удивляться не приходится: невозможно исследовать эволюцию, не зная механизма наследственности, а его выяснили только к середине 20-го века. (Кстати, автор почему-то приписывает заслугу превращения эволюционной биологии в «профессиональную науку» математикам – популяционным генетикам. Но прежде, чем что-то считать, надо ведь было найти то, что нужно считать?).

Теория Дарвина сама по себе предсказывает вовсе не морфо-физиологический прогресс, а увеличение приспособленности организмов к данной среде обитания. Хорошо известно, что тот же самый механизм отбора наследственных вариантов может приводить и к морфо-физиологическому регрессу – упрощению структуры и функции, как это наблюдается при переходе к паразитизму или сидячему образу жизни. И уж совсем никакого отношения к прогрессу не имеет дрейф генов – безотборный механизм изменения частот аллелей (вариантов одного и того же гена) от поколения к поколению, действующий в маленьких популяциях.

Описывая представления выдающихся эволюционистов прошлого, Рьюз раз за разом приходит к выводу, что они подспудно руководствовались идеей морфо-физиологического прогресса, не имея для этого никаких эмпирических оснований. Более того, все свое повествование он ведет так, как будто никакого морфо-физиологического прогресса на самом деле нет – что это просто фантом, порожденный социальными убеждениями эволюционных биологов. Но ведь в истории земной биосферы можно выделить по крайней мере три принципиальных этапа такого прогресса: появление прокариотической (безъядерной) клетки, что можно считать возникновением собственно жизни; появление эукариотической (обладающей ядром) клетки; и появление настоящей многоклеточности. Ни один биолог не станет спорить с таким выделением.

Соответственно, возникает вопрос, почему механизмы эволюции, вовсе не предопределяющие какой-то морфо-физиологический прогресс, тем не менее, к нему приводят? Рьюз эту проблему затрагивает только мельком, но кого она интересует, милости прошу к нашему шалашу :)

Ископаемые остатки, интерпретируемые как первые эукариотические клетки, фото из статьи Philip C.J. Donoghue (2020).
На мой взгляд, три последние картинки (панели G-I) сильно смахивают на цианобактерий, а не на эукариот, но мне неохота разбираться, почему их сочли эукариотами – в принципе, диатомеи тоже такими бывают,
и размеры говорят в их пользу

Comments

[antikpro.livejournal.com]

Со своей стороны могу порекомендовать новую книгу Philip Ball. How Life Works. A User’s Guide to the New Biology (https://how-life-works.philipball.co.uk/). Статьи я, пожалуй, читать уже не буду, начитался достаточно такого-всякого, чтобы иметь представление, о чем там речь. Хочу напоследок только уточнить кое-какие моменты. В любом живом организме циркулирует и обрабатывается невероятно огромное количество информации, объем которого мы даже приблизительно оценить пока не можем. Эмбриогенез, морфогенез, физиология клетки, органов, всего организма в целом, рефлексы, инстинкты и даже, представьте, основные знания об окружающем мире, в котором организму предстоит жить — все это якобы закодировано в молекуле ДНК, информационная емкость которой не больше компакт диска. Это же просто смешно. Кстати, вам приходилось думать на тему, что в таком случае должна существовать корреляция между сложностью организма и размером его генома? Что геном какой-нибудь нематоды размером 1 мм просто не может быть такого же размера , что и человеческий?

Но дело даже и не в этом. ДНК — это часть машины трансляции одних молекул в другие. Код ДНК именно об этом и только об этом. Молекулы на входе — молекулы на выходе. Молекулы не могут знать о будущем организме ничего из того, что я выше перечислил. Ну, если вы только не придерживаетесь философии панпсихизма :)

[egovoru.livejournal.com]

"в таком случае должна существовать корреляция между сложностью организма и размером его генома"

Так она и существует, в грубом приближении: размеры геномов прокариот – примерно 1-10 млн пар нуклеотидов, а геномов многоклеточных эукариот вроде нас с вами – порядка 3000 млн. Согласитесь, есть разница?

Что же касается сравнения размеров геномов отдельных видов, то, действительно, там труднее усмотреть корреляцию с морфо-функциональной сложностью. Но Вы, я полагаю, слышали о том, что не вся ДНК кодирует белки или имеет какие-то регуляторные функции - многие ее участки, похоже, не несут никакой нужной функции, а представляют собой своеобразные ископаемые, результат эволюционной истории организма.

Конечно, у некоторых таких участков, не слишком-то вежливо называемых "мусорной ДНК", время от времени открывают какие-то важные функции, но никто не сказал, что функции есть у всех таких участков - помните эксперимент Крейга Вентера с "минимальной" микоплазмой? Вот такие "мертвые" ископаемые - например, когда-то встроившиеся в геном и обезвреженные вирусы - и дают эти интригующие различия в размерах геномов. (Интересный вопрос, ну, а почему же нельзя выкинуть из генома этот "балласт"? Ясно, что участки ДНК могут утрачиваться - такое случается и с генами, но почему этого не происходит с мусорной ДНК, я не знаю - может, постепенно и происходит, просто нужно время?).

"все это якобы закодировано в молекуле ДНК, информационная емкость которой не больше компакт диска. Это же просто смешно"

Заметьте, что новый организм начинается вовсе не с молекулы ДНК, а с целой клетки, оплодотворенной зиготы, так что это ее информационную емкость надо подсчитывать. И это принципиальный момент: если Вы положите в пробирку изолированную ДНК, даже представляющую собой полный геном какого-то организма, ничего не произойдет - эта ДНК со временем просто деградирует, и все. Зигота же начинает развиваться: получив извне необходимое подтверждение о наличии подходящих условий, имеющиеся в ней белки-регуляторы экспрессии генов начинают по очереди активировать гены, продукты которых нужны для самых ранних этапов развития. Эти продукты, в свою очередь, активируют другие гены, требующиеся на следующем этапе, а продукты тех генов тормозят экспрессию более ранних. Ну, и так далее. Иными словами, не ДНКой единой :)

[antikpro.livejournal.com]

"размеры геномов прокариот – примерно 1-10 млн пар нуклеотидов, а геномов многоклеточных эукариот вроде нас с вами – порядка 3000 млн"

Цветок Paris japonica содержит 149 миллиардов пар оснований, а у мраморной двоякодышащей рыбы 130 миллиардов. И это не просто локальные аномалии, а система - погуглите C-Value Paradox.

"новый организм начинается вовсе не с молекулы ДНК, а с целой клетки, оплодотворенной зиготы, так что это ее информационную емкость надо подсчитывать."

Окей. В клетке все, кроме ДНК — это весьма короткоживущий материал, который собирается по мере необходимости, быстро разбирается и непригоден для передачи наследственной информации. Подумайте только, на какие ухищрения пришлось пойти разработчикам ради надежной передачи по наследству рецептуры приготовления белков объемом всего-то 800 мегабайтов (у человека). Во-первых, молекула ДНК получилась просто огромной (ок. двух метров), нужно было ее компактно и довольно хитроумно свернуть, сделать двойной, облепить защитными белками, оградить сложной ядерной мембраной, постоянно контролировать ее целостность и в случае необходимости ремонтировать и т. д. Разве для передачи основного объема информации, тоже критически важной для жизни, не потребовался бы аналогичный по сложности комплекс хранения? Есть другая похожая структура в клетке?

[egovoru.livejournal.com]

"Цветок Paris japonica содержит 149 миллиардов пар оснований, а у мраморной двоякодышащей рыбы 130 миллиардов"

Ну и что? Я же уже объяснила - да Вы и сами наверняка это знаете - что далеко не вся ДНК в геноме что-то кодирует или что-то регулирует; часть ее, и, судя по всему, большая часть, просто лежит там мертвым грузом. Различия в количестве этой лежащей мертвым грузом ДНК и составляют основу различий между размерами геномов разных видов.

"В клетке все, кроме ДНК — это весьма короткоживущий материал, который собирается по мере необходимости, быстро разбирается и непригоден для передачи наследственной информации"

Так этот короткоживущий материал и не является носителем наследственной информации. Молекулы белков, содержащиеся в зиготе, отнюдь не перейдут в гаметы, которые образуются у организма, который из этой зиготы вырастет. Но эти белки необходимы для того, чтобы запустить экспрессию генов зиготы, которая потом начинает саморегулироваться, поскольку продукты ранее запущенных генов влияют на запуск генов, продукты которых нужны на следующем этапе (для простоты я оставляю за скобками то, что кроме этих регуляторных белков нужен еще, разумеется, и весь энзиматический аппарат транскрипции и трансляции, который тоже поставляет зигота). Если угодно, это автокаталитический процесс.

[antikpro.livejournal.com]

Различие в размерах геномов на три порядка (c-value paradox) — только часть проблемы. Другая часть — это g-value paradox (https://en.wikipedia.org/wiki/G-value_paradox). Выражается он в отсутствии корреляции между количеством генов, кодирующих  (https://en.wikipedia.org/wiki/Protein)белок и биологической сложностью организма. Например, у нематоды примерно столько же генов, сколько и у человека, а у какой-нибудь водяной блохи даже больше. Растения в целом имеют больше генов, чем другие эвкариоты и т.д.

"этот короткоживущий материал и не является носителем наследственной информации"

Значит носителем наследственности является ДНК, что возвращает нас к началу разговора. По-видимому, тема исчерпана.

[skogar.livejournal.com]

Вам самому, пусть хотя бы и чисто умозрительно, представляется какой-нибудь вариант объяснения наследственной передачи всей информации?

[antikpro.livejournal.com]

Боюсь, что мои умозрительные умозрения на этот счет роятся в голове как пчелы и пока не поддаются словесному описанию. Если мне удастся додумать до конца хотя бы одну мысль из этого роя, то я обязательно сообщу об этом))

[skogar.livejournal.com]

Где-то ведь она так или иначе хранится...

[antikpro.livejournal.com]

А где хранятся души?

[skogar.livejournal.com]

Вряд ли могу сказать больше того, где Вы их и так себе можете представить. В теле, может быть по всему его объёму. Ощущение самих себя связано с умом, который как будто в голове.

[antikpro.livejournal.com]

То есть подсознательно мы все-таки пытаемся представить душу в виде такого эфемерного облачка с пространственной локализацией. Хотя идеальному не нужны материальные атрибуты, оно должно существовать вне пространства и вне времени.

[skogar.livejournal.com]

Люди всё же локализованы в пространстве и времени, а душа вполне может быть "облачком" из некой "тонкой материи".
И имеется в виду только человек, про душу животных вообще трудно что-либо сказать.

[antikpro.livejournal.com]

Мы и "толстую"-то материю практически потеряли. Осталось от нее единственное свойство — быть объективной реальностью. Например, что делает атом материальным, если он состоит из элементарных частиц, которые сами не занимают объема, не имеют четкой локализации и вообще сгустки каких-то полей, которых мы опять же сами и придумали? Кто-то скажет, что атом — это просто набор математических уравнений, кто-то — что чисто программный конструкт и вообще идеальный объект — просто идея, описание атома или некая совокупность битов в квантовом компьютере.

[egovoru.livejournal.com]

"что делает атом материальным, если он состоит из элементарных частиц, которые сами не занимают объема"

Вот почему я и думаю (https://egovoru.livejournal.com/211553.html), что от самого слова "материя" уже пора отказываться :)

[antikpro.livejournal.com]

Я помню. Только ведь и "физическая реальность" не лучше, поскольку намекает на наши физические теории, которые субъективны и подвержены регулярному пересмотру.

[skogar.livejournal.com]

А с душой ещё сложнее.

[egovoru.livejournal.com]

В ДНК она хранится - это очень убедительно показано.

[skogar.livejournal.com]

Возражение, приводимое нашим собеседником, представляется по меньшей мере заслуживающим серьёзного внимания. Если паук вырастает из одной клетки, то вся информация должна быть там запакована, включая умение плести паутину, а также потом передать это своим потомкам, и многое другое. Сильно сомневаюсь, чтобы биологи могли понимать, как такое возможно, чтобы можно было быть уверенными в этом.

[egovoru.livejournal.com]

"Сильно сомневаюсь, чтобы биологи могли понимать, как такое возможно, чтобы можно было быть уверенными в этом"

Паук - это уже очень, очень сложное животное, и чтобы выяснить все молекулярные детали его индивидуального развития, надо очень, очень много времени и денег. Я не знаю, как скоро человечество сможет выделить их для решения этой задачи, и я даже не уверена, что оно сочтет эту цель достойной для выделения этих ресурсов.

Но то, что мы уже знаем о механизмах наследственности и реализации наследственной информации у живых организмов, не оставляет никаких сомнений в том, что дело обстоит именно так, т.е., что оплодотворенная зигота содержит всю необходимую информацию для того, чтобы из нее получился целый паук, способный плести паутину. (Только не следует забывать, что зигота - не вещь в себе; чтобы из нее получился паук, она должна взаимодействовать с внешней средой, причем она должна получать оттуда не только адекватные информационные сигналы, но и другие ресурсы - например, кислород).

[skogar.livejournal.com]

Чтобы не оставалось сомнений, требуется хотя бы в общих чертах иметь представление о том, как это реализовано. Как я понял, возражения состоят в недостаточности объёма памяти; если это так, то где все такие программы могли бы храниться? ОБъяснение, что в ДНК, потому что иначе негде, в этом свете кажется неубедительным.

[egovoru.livejournal.com]

Наш собеседник неправильно считает объем памяти. Он не учитывает того, что ДНК не существует в изоляции, она погружена в очень сложно организованную клетку, взаимодействующую со средой, без которого никакой паук из паучьей ДНК не получится. Соответственно, нужно оценивать информационное содержание всей этой системы, ДНК плюс клетка плюс среда.

[skogar.livejournal.com]

Мне думается, что программа плетения паутины требует весьма приличной памяти. А кроме этого ведь есть и куча программ для других жизненных действий. Так что проблема хранения и передачи информации по меньшей мере содержательна при любом раскладе.

[egovoru.livejournal.com]

Мне тоже было бы интересно ознакомиться с Вашими представлениями.

[antikpro.livejournal.com]

Хорошо. Я сообщу, когда буду готов :)

[egovoru.livejournal.com]

"Выражается он в отсутствии корреляции между количеством генов, кодирующих белок и биологической сложностью организма"

В этом тоже нет ничего парадоксального, потому что основной набор биохимических процессов, нужных для обеспечения жизни - один и тот же у всех организмов и обеспечивается одними и теми же белками (есть, конечно, некоторые вариации, особенно у бактерий с их очень разнообразным метаболизмом, но они касаются относительно небольшой части генома). Надстройка же идет не столько за счет увеличения числа генов, сколько за счет увеличения числа регуляторных элементов, обеспечивающих, в частности, их дифференциальную экспрессию в разных тканях у многоклеточных.

"Значит носителем наследственности является ДНК, что возвращает нас к началу разговора. По-видимому, тема исчерпана"

Мне жаль, что я не сумела объяснить Вам базовые вещи.