livelogic

Штрихи к научной картине мира

Человеку свойственно ошибаться


Previous Entry Share Next Entry
В чем сложность, брат?
livelogic


ДНК традиционно рассматривают как хранилище информации об организме, в контексте вопроса про перо напрашивается ответ, что сложность - в ДНК павлина. Но так ли уж верен этот очевидный ответ? Рассмотрим простую модель, четыре поколения, потомок отличается от предка на один бит:

Особь 1Особь 2Особь 3Особь 4
Поколение 100000000000000000000000000000000
Поколение 201000000000001000001000000000001
Поколение 301000001000001010011000010000001
Поколение 401001001100001010011001010010001


Зададимся вопросом - что сложного в последовательности 00110010 (Поколение 4, Особь 3)? Вроде бы, ничего такого, сложного... А теперь cоставим табличку:

0 Обогрев боковых зеркал
0Литые диски
1Климат-контроль двухзонный
1Радио BMW Professional CD
0Мультифункциональное рулевое колесо
0Коммуникационная система Bluetooth
1Ассистент сохранения полосы движения
0Сигнализация


Унылые нолики и единички нашей особи 4.3 неожиданно засверкали "сложностью" - появились Климат-контроль двухзонный, Радио BMW Professional CD, и Ассистент сохранения полосы движения. Можно составить "генотип" автомобиля посложнее, и он будет включать в себя опции, для кодирования которых нужно потратить более одного бита, например, Рабочий объем.

Автомобили одной модели, впрочем, все очень похожи, люди же гораздо сильнее отличаются в мелочах (т.н. внутривидовой полиморфизм) - оттенком кожи, длинной ресниц, овалом лица и так далее - что требует большего количества бит для кодирования. Дмитрий Андреевич Шабанов, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, зам. декана биологического факультета по научной работе, ситуацию характеризует так:


Наш генотип содержит совсем немного информации, помещаясь в незаархивированном виде на CD-диск. Собственно гены составляют его небольшую часть; около 25 тысяч наших генов требуют для записи менее 10 мегабайт (а архиватор ужмёт их намного сильнее). Напомню известную шутку, что файл с детальным описанием формы коленной чашечки (одной из самых простых наших костей) в AutoCad займёт больше места. Информация, необходимая для описания нашего строения, несоизмеримо больше ёмкости нашего генома.</p>
Дмитрий Шабанов, Краткое изложение эпигенетической теории эволюции


Получается занятно - оказывается, в генах ДНК полной информации для построения человека нет, там лишь краткая спецификация для некого технологического процесса, который называется онтогенез. Именно в результате онтогенеза бездушные нуклеотидные последовательности превращаются в чудесные артефакты типа пера павлина. Откуда онтогенез черпает информацию - это уже другой вопрос, но теперь можно ответить на вопросы темы:


  • Сложность - в онтогенезе

  • Перо павлина таково потому, что таков онтогенез по генотипу павлина


На фоне многотомных объяснений такой ответ кажется невероятно лапидарным, но логическая структура ответа на деле, хороша. По генотипу павлина онтогенез достаточно устойчиво, с поправкой на влияние среды, строит фенотип. Потенциально, зная генотип, можно предсказать фенотип, что и является объяснением, т.е.

Онтогенез(генотип павлина, среда) -> Перо и другие характеристики павлина



Про среду

Параметр "среда" в функции онтогенеза указывает, что результат онтогенеза зависит от среды. Например: "Температура инкубации влияет на пол: если яйцо хранилось при температуре от 31 до 32 °C, то выводятся самцы, если выше или ниже — то самки". Т.е. "информация" о том, каков будет пол крокодильчика берется вообще "извне". Тем не менее, определенная закономерность имеется и здесь.


Чуть дальше...

С пером все ясно, однако, в нашем уравнении осталось одно неизвестное, и возникает следующий вопрос - а как появился генотип павлина? Это заслуживает отдельной и даже не статьи, а пока такой вариант, в рамках нейтральной эволюционной модели - случайно. Вообразим, что наша исходная популяция не четыре особи, а миллиард особей, с более длинными генотипами. Теперь прокрутим миллиард поколений (отбрасывая летальные мутации и стерильных особей) и вуаля - у нас поражающее воображение разнообразие из миллиарда очень и очень разных особей. Один из них павлин.

Вот и все.
PS. Пока, заметим, никакого отбора.

Вся информация содержится только в ДНК, просто она закодирована множеством способов. Эмбрион может обмениваться с матерью мелкими управляющими последовательностями, но и только.
Интерпретаторов по большому счету два – сплайсосома да рибосома, но это только для "материалов". А в остальном там море всяких регуляторов – где прибавить, а где притормозить синтез. Они как раз вне генов и расположены. Там-то все и записано – от формы глаза, до того, куда поползет нейрон, родившийся в желудочке мозга.

Весь этот онтогенез и эпигенетика смущает меня тем, что разрабатывается зубрами прежнего поколения. В генетике каша по части употребления одних и тех же терминов в старой и новой интерпретации (ген, эпигенетическая информация). Пора уходить от старых описательных схем к чистой молекулярной генетике. А они берут какую-то абстрактную эпигенетику и начинают рассказывать сказки, что на что влияет, а где "материя"? Получается абстракция, как в физике с электронами, фотонами и прочим – считать можем, а сути и смысла не понимаем.

Сопоставление с технологией автомобиля меня порадовало, так как сам я химик-технолог, да еще и автомобильный (Тольятти, знаете ли). Был не последним человеком при разработке конструкции "Весты", а так как французы внедрили у нас свою глобальную компьютерную систему управления, то обнаружил много интересного в области современных методов разработки проектов. Сложилось впечатление, что ДНК это такая же система хранения данных, с такими же разделами: иерархическое кодирование деталей и материалов, 3d-файлы, техпроцессы и т.п. Пока мы не узнаем, что есть что в ДНК, нечего и говорить о каких-либо серьезных подвижках.
Влияние той же температуры легко объяснимо в рамках разницы энергии связывания некоего "указателя" с тем или иным сайтом (блоком признаков) при разных температурах. И тут нет никаких мутаций, а сплошная коммутация, все в рамках эпигенетики, только молекулярной.
Люди хотят эволюцию пропихнуть не мытьем, так катаньем, а эволюции-то и нет, есть только изначально заданные границы изменчивости.

>А в остальном там море всяких регуляторов – где прибавить, а где притормозить синтез. Они как раз вне генов и расположены.

А что Вы скажете на это http://www.vesti.ru/doc.html?id=1084389&cid=2161?

Edited at 2017-02-24 04:30 pm (UTC)

Это подтверждение того, о чем я говорю. Ведь это растения – они гораздо проще. Обычно у них от 10 до 60% "некодирующей" ДНК. Чем сложнее организм или сложнее условия выживания и требуется высокая пластичность – тем нужно больше. А пузырчатка примитивна – она даже без корней, почти не дифференцированы листья и стебли. Между прочим, исследователи об этом тоже говорят в статье:
Furthermore, in contrast to recent publications that highlight a crucial functional role of non-coding DNA in complex organisms such as animals, the necessary genomic context required to make a flowering plant may not require substantial hidden regulators in the non-coding ‘dark matter’ of the genome.
Статья за 2013 год – еще вовсю употребляют junk DNA (впрочем, и сегодня нет нормального названия для этой части ДНК). Как быстро все меняется.
Очень смешно читать этих журналюг, какая пузырчатка умная, как она сама себя вычищала. Вот прямо брала и вырезала ненужное из ДНК – она видите ли "склонна" к удалению ненужной информации. Не проще ли предположить, что ее изначально не было. Чтобы не думать о разумном Творце приходится представлять разумными даже растения. А еще недавно эв-ты утверждали, что "мусор" может только накапливаться:
"Бесполезная ДНК, составляющая до 90% человеческого генома из 3,1 миллиардов букв, – это именно то, что и следовало ожидать, если человек и высшие животные произошли в результате эволюции. На протяжении долгого времени эволюция позволяла прерванным, бесполезным копиям накапливаться в геноме и развивать там долгие последовательности ДНК, которые представляют собой полную бессмыслицу или «генетические пустыни» (долгие последовательности ДНК, не имеющие каких-либо функций). Бесполезные ДНК прекрасно вписываются в эволюционный сценарий, и если у ДНК был мудрый автор, то почему он сотворил геном, на 90% состоящий из бесполезных (прерванных или нефункциональных) ДНК?" (Т.Вудвард. Эволюция, происхождение жизни и бесполезная ДНК: Материализм как потенциальный "тормоз науки").
А сейчас говорят о минимум 80% полезной ДНК у человека.

1) Вся информация содержится только в ДНК, просто она закодирована множеством способов.
Пора уходить от старых описательных схем к чистой молекулярной генетике.

2) Люди хотят эволюцию пропихнуть не мытьем, так катаньем, а эволюции-то и нет, есть только изначально заданные границы изменчивости.


Потрясающе. Никогда не видел такого сочетания. Связаны ли эти две группы утверждений одна с другой? Если да, то можно ли пояснить, как?

Зачитался вашим журналом и совсем забыл про ваш вопрос, хорошо, что напомнили.
Не понимаю, что вас смутило? Сочетание генетики и "веры в Бога"? Я не могу назвать себя религиозным, более того, я хорошо знаю цену религиям. Просто я вижу множество совершенно очевидных (во всяком случае для меня) свидетельств сотворенности живого. Поэтому мне ближе Теория Разумного Замысла, хотя опять же я и не сторонник примыкания к каким-либо теориям (как и религиям), предпочитаю думать своей головой. Но как я уже неоднократно говорил, ТРЗ никаким боком не связана с креационизмом, поэтому здесь нет никакой "веры", а есть обыкновенный вполне научный интерес, стремление к исследованию и знанию.

Меня заинтересовала связь между идеей, что познание биологических явлений сводится к чистой молекулярной генетике, и идеей, что эволюции нет.

Рад, что Вам интересен мой журнал, но должен предупредить, что дискуссии о теории разумного замысла там неуместны. Мой журнал посвящен исключительно обсуждению тем, так или иначе связанных с эволюцией, вопрос о том, существует ли эволюция вообще, там не обсуждается.

ОК, принято. А "зачитался" - не значит "нравится". Мне импонирует ваша откровенность. Впрочем, ничего другого и не ожидал от эволюциониста, стиль ваших диспутов мне известен. У меня в журнале есть небольшой анекдот на тему беседы эволюциониста и сторонника ТРЗ.
Все очень просто. Пока мы не разберемся, как кодируются признаки в организме, рассуждать о филогенезе и онтогенезе не имеет смысла. Все будет сводиться к абстрактному выстраиванию рядов черепов или придумыванию еще более оригинальных схем, основанных на внешнем сходстве.

Я и не сказал "нравится, я сказал "интересен".
Да, я тоже немного почитал Ваш журнал. Спасибо за ответ и предлагаю с тем и разойтись :)

>хотя опять же я и не сторонник примыкания к каким-либо теориям (как и религиям), предпочитаю думать своей головой

Интересно, откуда у Вас уверенность о содержании процесса "думать своей головой"?

Сначала нужно определиться, что такое онтогенез не в описательном смысле, а на молекулярном уровне, и где он записывается. Иначе обсуждение имеет смысла так как уходит в область качественных признаков, как у физиков с их кварками: "странный", "прелестный", дальше будет "вкусный" и т.п.

>Сначала нужно определиться, что такое онтогенез не в описательном смысле, а на молекулярном уровне, и где он записывается.

Интересно, а чем вызвана такая необходимость? Когда сложность делегируется Интеллектальному Агенту, разве нужно разбираться, как именно этот Агент устроен, тем более, на молекулярном уровне? А вдруг там все вовсе не на молекуляром уровне?

Ну если Интеллектуальному Агенту, тады да! Можно предполагать, что там уже как минимум квантовый уровень. Не наш уровень - ну не положено ребенку знать, чем там папа с мамой занимаются...
Я же о простом - прежде, чем утверждать, что мутация гена породила некие эволюционные изменения нужно разобраться, каков механизм кодирования физических признаков организма. Почему, например, глазки в хвосте павлина круглые, а не шестиугольные.

К онтогенезу. Недавно вышла книга

Natalie K. Gordon & Richard Gordon (2016). Embryogenesis Explained. Singapore, World Scientific Publishing Company.

где излагается концепция differentiation waves, которые были в том числе экспериментально найдены. Краткое введение. см. слайды

Richard Gordon: “Introduction to differentiation waves"

http://embryogenesisexplained.com/author-index

Большое спасибо, уважаемый Евгений! Занес в "закладочки", посмотрю, при необходимости.

?

Log in

No account? Create an account