ПАНЕЛЬ
• ГлавнаяПоказать содержимое по тегу: Эволюция
  • Блог

    Блог

  • Философия

    Философия

  • Вера

    Вера

  • Психология

    Психология

  • Наука

    Наука

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Понедельник, 07 января 2019 18:14

Эволюция. Как и зачем?

Можно ли предсказать направление эволюции, как происходят мутации и куда приведет человечество естественный отбор?
Эволюция — это не вопрос веры. Эволюция происходила в прошлом и происходит сейчас, и нам известны ее механизмы. Если у вас есть достаточно полная палеонтологическая летопись, при изучении ископаемых из разных слоев будет видно, что они меняются.
С млекопитающими это не так наглядно, потому что ископаемых очень мало. А вот микроскопические морские фораминиферы можно извлечь в колонке со дна океана, датировать осадочные породы и с точностью до десяти тысяч лет увидеть, как эти фораминиферы менялись. Но большая часть данных о том, как эволюция происходила в прошлом, не объясняет никаких механизмов. Мы не видим ни мутаций, ни отбора, только конечный результат.
Как можно наблюдать эволюцию
В поисках подтверждения правильности теории естественного отбора Дарвин изучал примеры искусственного отбора, при помощи которого человек создал различные породы домашних животных. Скрещивая разные породы голубей, Дарвин иногда получал птиц, напоминавших дикого скалистого голубя. Он пришел к выводу, что столь непохожие друг на друга домашние голуби произошли от единого предка.
Человек в исторических масштабах живет совсем недолго, поэтому мы можем наблюдать довольно условную эволюцию. Мы не увидим, как червяк превращается в муху, то есть как одна форма переходит в другую. С моей точки зрения, самый лучший пример эволюции даже не дарвиновские голуби, а золотые рыбки: на самом деле это серебряный карась, и он очень сильно изменился за две тысячи лет. Из китайских хроник известно, когда появлялись разные формы: золотые рыбки, красные и рыбки без спинного плавника. Китайцы занимались искусственным отбором: когда появлялся интересный мутант, они его изолировали от других рыб и размножали.
Самый знаменитый пример изучения эволюции в лаборатории — это эксперимент Ричарда Ленски, в котором он и сотрудники его лаборатории уже тридцать лет наблюдают за двенадцатью популяциями кишечной палочки Escherichia coli. За это время сменилось уже почти 80 000 поколений кишечной палочки, произошло много интересных мутаций, но для неспециалиста это как была Escherichia coli, так и осталась. Появились новые штаммы с новыми свойствами, но говорить о появлении нового вида нельзя.
Само понятие вида не определено. Когда человек заражается вирусом иммунодефицита, это происходит из-за одной вирусной частицы. Если больного не лечить и он через десять лет умрет от СПИДа, в организме обнаружатся вирусы, отличающиеся друг от друга на 15%. Это значит, что происходит серьезная эволюция. Вирус гриппа тоже все время эволюционирует. Человек, переболевший гриппом, снова этим же штаммом вируса не заболеет никогда: у него появляется иммунитет на всю жизнь. И поэтому, если бы вирус гриппа не эволюционировал, не было бы постоянных эпидемий.
Что же такое вид? В какой момент австралопитек стал человеком? Если мы хотим непрерывно эволюционирующую линию разбивать на виды, это неизбежно означает, что в какой-то момент мы маму и дочку отнесем к разным видам. В эволюции бывают такие скачки, но случаются они очень редко за счет одного специфического механизма, когда весь геном дуплицируется. У млекопитающих это невозможно. Значит, пока обезьяна превращалась в человека, не было такого, чтобы родители и дети сильно различались. Тем не менее на входе мы имеем обезьяну, а на выходе — человека.
Скорость эволюции
Скорость эволюции непостоянна, и нужно помнить, что мы измеряем ее в поколениях, а не в годах. За одно человеческое поколение проходит пятьдесят мышиных, поэтому мышь может эволюционировать быстрее. Когда возникают новые условия, эволюция тоже ускоряется. Но бывают так называемые живые ископаемые, целаканты и гинкго, которые за 200 миллионов лет внешне не изменились, а млекопитающие за этот же промежуток времени прошли гигантский путь.
Согласно закону Харди — Вайнберга, скорость эволюции фрагмента генома, на который не действует отбор, равна скорости мутирования. Причины понятны: если отбор не действует, то новая мутация ничем не лучше и не хуже старого варианта. Поэтому новый вариант имеет ту же вероятность закрепиться в популяции, что и любая копия старого варианта. Удивительным образом скорость мутирования у всех эукариот, которых изучали, более-менее постоянна и составляет 10-8 нуклеотидов за поколение.
Это относится к нейтральной эволюции, которая не имеет никакого отношения к эволюционно значимым изменениям — лосиным рогам и бабочкиным крыльям. Нейтральная эволюция — это изменение аминокислотных и нуклеотидных последовательностей, которые не влияют на приспособленность организма и не находятся под давлением отбора. Случайные, не зависящие от приспособленности изменения частот генетических аллелей в популяции называются генетическим дрейфом. Таким образом, генетический дрейф царствует над нейтральными мутациями, а отбор — над полезными и вредными. Отбор, повышающий частоту полезных мутаций, называется положительным. Отбор, отбраковывающий вредные мутации, — отрицательным.
Теория нейтральной эволюции —предположение, что большинство мутаций на молекулярном уровне носит нейтральный характер по отношению к естественному отбору. Таким образом, значительная часть внутривидовой изменчивости, особенно в малых популяциях, объясняется не действием отбора, а случайным дрейфом мутантных аллелей, которые нейтральны или почти нейтральны.
Эволюция тех нуклеотидов, которые влияют на признаки и приспособленность, находится под давлением отбора, а значит, совсем не нейтральна. Консервативный белок, например гистон у человека и у гороха, будет отличаться всего одной аминокислотой, то есть он вообще не эволюционирует. А какой-нибудь важный для адаптации белок может эволюционировать с большой скоростью. Мы сейчас в эксперименте выращиваем гриб Podospora. У нас есть восемь линий, и за шесть лет в семи линиях проэволюционировал один и тот же белок. Получается, что для адаптации к условиям культивирования этому грибу хочется сломать конкретный белок.

Опубликовано в Наука
Вторник, 01 января 2019 10:08

Цели эволюции и понятие энтропии

Зачем вообще нужна эволюция? А вы как думаете, чего она хочет добиться в итоге, совершенства? Но в чем? Что для эволюции главное? И если она неустанно «в работе», то должны быть движущие силы, от которых она «убегает», не так ли?
В статье ниже постараемся разобрать ответы на вышеизложенные вопросы. Попробуем понять мотивы двигателя эволюции. Так как этот процесс присущ только живым существам, придется уделить внимание и обозначить принципиальную разницу живого и неживого.

Сила энтропии
Все неживые объекты и живые после своей смерти стремятся исчезнуть. Упроститься, сломаться, смешаться между собой и раствориться в окружении. Сложные элементы становятся простыми, горячее остывает, жидкости смешиваются и усредняются по составу и концентрации, плавающее стремится утонуть, умершее превратится в прах и слиться с ветрами.
Эта уравнивающая сила давно известна физикам и была названа энтропией. Все вокруг нас стремится занять единое состояние, без границ и отличий, без горячего-холодного, тьмы-света, живого-мертвого. Энтропия — это нарастающий хаос и тотальный «бардак» неопределенности. Наша вселенная изначально была хаосом, и она всегда стремиться к своему изначальному состоянию, если бы не один нюанс, ей мешающий, — жизнь.

Отличие живого от неживого
Все материальное, что существует неизменно сливается воедино под воздействием энтропии, и живое и мертвое. Но живое отличается от неживого способностью сопротивляться этому!
Все живые организмы, и человек в том числе, материальны. И обладают тем, что мы называем организмом, или же телом. Мы, тоже подвержены силам энтропии: не будь их — мы были бы обречены на вечную жизнь. А так мы в конечном счете умираем и гарантировано сольемся с окружающим нас миром.
В борьбе с силами энтропии у нас в помощниках наш организм, и его способности использовать энергию и вещества из окружающей среды. Но этого достаточно только на определенный срок сопротивления, поэтому нам, как и всему живому, «дается» способность к размножению. Благодаря этому «копированию» мы живем «вечно». То многообразие жизни в природе, которое есть сегодня, в основном представлено животными-долгожителями, среди которых человек является одним из самых молодых.
С первых мгновений зарождения любого живого существа, создается очень сильный импульс сопротивления силам энтропии, которого, как топлива, хватает на определенный срок, затем же он неминуемо затухает. Наличие жизни не отменяет энтропию, а доказывает наличие обратно направленной силы, способной сопротивляться ей. Мы всегда подвержены балансу двух противодействующих потоков, тянущий нас вниз и вверх одновременно, и чем больше преобладает вторая, тем более мы эволюционируем, лучше самовосстанавливаемся, дольше остаемся молодыми и ярче живем.

Эволюция и её цели
Мы привыкли, что эволюция всегда создает что-то новое и более совершенное. Считается, что само новшество и разнообразие видов и есть показатель её прогресса. На самом деле эволюция, как обратная сторона энтропии, стремится создать более неподвластное изменениям новшество. Эволюция длится с конечной целью — остановить саму себя, создав совершенно устойчивое к любым проявлениям жизнь.
Эволюционный прогресс создает «случайные изменения», но естественный отбор сохраняет только те из них, которые дают организму бонус сопротивления к воздействиям окружающей среды, и позволяют размножаться многие поколения, практически не меняясь.
Такое устойчивое состояние организма и окружающей его среды мы называем гомеостазом. Это состояние живого объекта, которое благодаря оптимальному использованию энергии и различных веществ из вне, более-менее стабильно, несмотря на силу энтропии. Чем больше выражена эта устойчивость и чем меньшей ценой она достигается — тем более ценен этот гомеостаз для сил эволюции.
Напоминает войну добра и зла, не правда ли? Деградируем мы или эволюционируем? Что можно сказать о нас, человечестве, с учетом всего вышеописанного?
Естественно, мы не можем влиять на силы энтропии. Мы можем либо содействовать, либо препятствовать импульсу жизни, вселяющему жизнь в нас. Мы эволюционируем, когда «идем против течения», расширяя рамки своего комфорта и деградируем, сужая их.
Этот огонек жизни, данный нам при рождении, и есть здоровье. Даже чтобы его сохранить нужно идти против сил энтропии, а не бездействовать. Мы не единожды созданный неживой предмет, который чем чаще используется, тем быстрее выходит из строя. Мы способны учиться, меняться, думать, применять силу воли, самовосстанавливаться и, пожалуй, самое важное, эволюционировать сознательно.

Опубликовано в Психология
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6