Гипотеза о зеркальных нейронах

[Anrielle]

К ТЭ эта статья имеет очень косвенное отношение, но всё-таки немного имеет, да и само по себе любопытно.
Нейроны Зазеркалья

Отрывок:
Область F5 (area F5) мозга обезьян, где впервые были обнаружены зеркальные нейроны, соответствует полю 44 коры головного мозга человека. В этом поле у людей также есть зеркальные нейроны, так как различные эксперименты подтвердили, что, когда люди видят или представляют движения рук и лицевой мускулатуры, у них активируется именно эта область. Однако поле 44 доминантного (как правило, левого) полушария интересно не только этим. В нём (а также в расположенном рядом поле 45) находится так называемая зона Брока (открытая, кстати, ещё в XIX веке), которая является центром моторного компонента речи. При поражении этой области коры человек теряет способность произносить слова, хотя продолжает понимать как устную, так и письменную речь.

Этот факт не прошёл незамеченным, и в скором времени появились теории, связывающие речь и зеркальные нейроны. Наиболее известна теория, предложенная Ридзолатти и М. Арбибом (Michael A. Arbib). Эти исследователи предположили, что членораздельная речь у первобытных людей возникла не внезапно в результате случайных макромутаций, как считалось ранее, а в результате постепенного эволюционного процесса.

Согласно этим исследователям, область F5 коры головного мозга обезьян, первоначально отвечавшая за движения рук и мышц лица, благодаря присутствию в ней зеркальных нейронов, которые позволяют имитировать действия других и понимать смысл этих движений, стала в ходе эволюции постепенно изменяться. Сначала эта область позволила первобытным людям общаться на протоязыке при помощи исключительно мимики, жестов и примитивных звуков. Затем область F5 продолжила эволюционировать и превратилась в зону Брока, которая стала центром регуляции голосовой речи. Фактически, согласно этой теории, именно благодаря тому, что в мозге вида Homo sapiens имелись зеркальные нейроны, этот вид смог овладеть речью и создать цивилизацию.

---

Причины усиления конфликто между ТЭ и религией

[Anrielle]

«Человек не был создан по образу и подобию»

Отрывок:
– Американские психологи из Йельского университета недавно опубликовали ряд исследований, посвященных как раз причинам неприятия эволюционных представлений в обществе. Психологи пришли к выводу, что эволюционные представления противоречат некоторым врожденным склонностям человеческой психики. Проводились тестирования детей, в возрасте от двух до четырех лет, было показано достаточно строгими научными методами, что детям свойственно приписывать всем объектам окружающего мира цель и причину существования. Дети убеждены, что все вещи кто-то создал. Если ребенка спросить, откуда взялись тучки, камни, червячки, то обычно первое, что приходит в голову ребенку – это то, что кто-то зачем-то это сделал. Такое поведение психологи называют неупорядоченной телеологией (целеполаганием). Ребенок в возрасте одного года, когда еще не умеет говорить, он уже имеет определенное представление об окружающем мире. Например, ребенок знает, что тяжелые предметы падают вниз. Дети до определенного возраста с трудом верят, что земля круглая, потому что они не могут понять, почему же люди, которые на нижней стороне, почему они не падают вниз. Поэтому в Америке полностью дети усваивают концепцию о круглой земле висящей в пустоте только в возрасте 8-9 лет, а до этого в нее вносятся всякие искажения.

Кроме того, конечно, большую роль играет то, что именно биология из всех наук наиболее резко входит в противоречие с религией. Казалось бы, компромисс между наукой и религией может быть найден. Собственно, он был предложен еще в XIX веке современником Дарвина и соавтором теории эволюции на основе естественного отбора Альфредом Уоллесом. Он предложил рассматривать естественный отбор в качестве движущей силы эволюции и опубликовал об этом статью одновременно с Дравиным. Но дело в том, что Уоллес был убежден в том, что материальная сторона человека возникла естественным путем в ходе эволюции, а вот духовная сущность человека, его разум, эмоции, память, чувства - это все имеет другую природу. То есть животное естественным образом эволюционировало, а Бог вдохнул душу в него душу. И до последних десятилетий это, в общем, устраивало всех – и ученых-биологов, и верующих людей. Потому что научными методами мало, что можно было выяснить о природе человеческого мышления, психики, о высших психических функциях человека.

– Что же изменилось в последние десятилетия?

– Стала быстро развиваться нейробиология – наука о мозге, появились новые методы, позволяющие следить за работой чуть ли не отдельных нейронов, например, томография. Человек сидит, думает о чем-то, а ученые смотрят, какие в мозгу нейроны при этом работают. Потом активно стала развиваться сравнительная этология, то есть изучение поведения животных. И тут выяснилось, что шимпанзе, например, делают орудия труда. Получается, что ученые очень быстро в течение последних десятилетий стали проникать в самое святое, что есть в человеке. И сегодня уже хорошо изучены эмоции и память. Мы сейчас вполне определенно можем сказать, как память работает, какие молекулы участвуют в ее работе, какие гены ответственны за ее развития, какие изменения происходят в нервных клетках.

За исследование работы памяти дали несколько Нобелевских премий. Оказалось, что для формирования памяти на самом деле достаточно простейшей системы из трех нервных клеток. Три нервные клетки, определенным образом соединенные друг с другом, уже способны выполнять функции памяти и кратковременной, и долговременной. И в связи с этими последними открытиями старый конфликт – между наукой и верой – разгорается с новой силой.

Для большинства верующих людей очень трудно принять, что человеческий разум, который всегда считали областью духовной, тоже имеет материальную природу и совершенно явные эволюционные корни, а эти корни уходят к животным. На этом болезненном конфликте уже стали играть политики. Сейчас некоторые из кандидатов в президенты США строят свои предвыборные кампании на том, что они выступают против эволюции. А это приводит к ожесточению конфликта.

Даже конфликт между религией и ТЭ можно объяснить с точки зрения ТЭ.

---

Всё про тех же "хоббитов"

[Anrielle]

Кажется, информация о находке с острова Flores уже мелькала в этом сообществе. Теперь эта история получила очередное продолжение. Количество видов в роду homo увеличилось ещё на один.

Новый анализ останков загадочных людей, прозванных из-за небольшого роста (всего 1 метр во взрослом состоянии) хоббитами, подтверждает версию об отдельном виде, а не о некоем заболевании человека разумного. Результаты своего исследования обнародовали Мэттью Точери (Matthew Tocheri) из национального музея естествознания смитсонианского общества (Smithsonian Institution National Museum of Natural History) и его коллеги из США, Индонезии и Австралии.

Учёные проанализировали кости запястья у нескольких "хоббитов" и установили, что эти кости сформированы иначе, нежели у Homo sapiens и даже иначе, чем у наших древних кузенов Homo neanderthalensis.

У людей с индонезийского острова Флорес (Flores), в отличие от "сапиенсов" и неандертальцев, строение костей не позволяет равномерно распределять поперёк запястья нагрузку, идущую от основания каждого пальца (при ударе, например). Данный участок руки у "хоббитов" больше похож на запястья древних гоминидов.

Таким образом, окаменелости по меньшей мере девяти человек, скелеты которых в той или иной степени сохранности были открыты на Флоресе, представляют собой останки неизвестного ранее вида человека, жившего 18 тысяч лет назад.

Homo floresiensis отделились от линии далёких предков человека ещё до образования той ветви, которая привела к появлению человека разумного и неандертальцев, говорят авторы исследования в своей статье в Science.
Инфа отсюда

---

и снова о горизонтальном переносе...

[Maculinea arion]

Межвидовой обмен генами, или горизонтальный перенос (lateral gene transfer), широко распространен в мире прокариот (бактерий и архей). Считалось, что для высших организмов, особенно многоклеточных животных и растений, межвидовой обмен генами не характерен и встречается лишь как редкая аномалия. Вопреки этим представлениям оказалось, что гены и даже целые геномы паразитических бактерий иногда могут вставляться в хромосомы животных-хозяев. В геномах 4 видов насекомых и 4 видов круглых червей обнаружены фрагменты генома внутриклеточной бактерии Wolbachia, причем в ряде случаев геном бактерии оказался вставлен в геном хозяина практически целиком. Инкорпорация бактериальной ДНК может быть одним из способов приобретения новых генов и признаков в эволюции высших организмов.

читать тут

Если вдруг кому надо, у меня есть оригинал статьи: Julie C. Dunning Hotopp et al. Widespread Lateral Gene Transfer from Intracellular Bacteria to Multicellular Eukaryotes. Science. Published Online August 30, 2007.

Надо же, а я как раз занялась этим вопросом - кто же может быть потенциальным вектором в том случае, что мы обнаружили Жаль только что нет данных о переносе генома вольбахии в Bombyx mori :|

---

Бактерии из льдов

[Anrielle]

Воскрешение бактерий
Микробиологам удалось оживить замёрзшие 8 млн лет назад бактерии. Микроорганизмы не только ожили, но и начали размножаться. Правда, за эти годы их индивидуальные черты слегка стёрлись, а остались только самые простейшие функции. Зато учёные выяснили, что и у ДНК есть период полураспада.

Микробиологам удалось оживить несколько микробов, которые замёрзли в доисторические времена. Как сообщают научные информагентства, учёные под руководством Кея Байдла из Университета Рутгерса в Нью-Джерси растопили пять кубиков льда, замёрзшего от 100 тыс. до 8 млн лет назад в Антарктиде.

Получив питательные вещества и согревшись, микроорганизмы ожили. При этом более юные особи размножались гораздо успешнее более древних экземпляров.

Ученые смогли проанализировать ДНК из всех пяти образцов и определить некоторые виды бактерий.

Микробиологи изучали бактерии, извлеченные с глубины 3–5 метров от поверхности ледника из горной долины Бикон и её «притока» — долины Маллинса в районе американской станции «Мак-Мёрдо».

«Лед в антарктических ледниках постоянно нарастает, сползает в море и отламывается, помимо этого потери льда идут за счет возгонки льда (твердофазного испарения), — объясняет один из соавторов Дэвид Маршан из Бостонского университета. — Чтобы получить древний лед, необходимо отправиться в уединенные холодные районы континента, где поверхность небольших долинных ледников покрыта обломками пород».

Возраст льда увеличивается по мере удаления от начала долины, где, собственно, и накапливается снег и лёд. Из пяти образцов льда возрастом от 100 тыс. до 8 млн лет больше всего микроорганизмов содержал молодой лёд.

По словам доктора Байдла, им достаточно легко удалось извлечь микробов изо льда, сделать посев и изолировать растущие колонии. Правда, скорость роста колоний сильно разнилась. Культуры возрастом 100 тыс. лет увеличивались в размерах вдвое в среднем за неделю, в то же время самые древние из исследуемых удваивались в лишь течение 30–70 дней.

К тому же самые древние микроорганизмы потеряли всякую индивидуальность. Их ДНК так сильно деградировала из-за длительного воздействия космической радиации, что исследователи не могли идентифицировать бактерии в процессе роста.

Ученые подсчитали, что качество ДНК в пяти образцах ухудшается по экспоненте. Они даже вычислили период полураспада главной молекулы организма — каждые 1,1 миллиона лет. Для сравнения: геном современных бактерий в среднем содержит 3 миллиона пар нуклеотидов, а в самых древних образцах исследователи обнаружили последовательности длиной всего в 210 пар.

Среди относительно молодых микробов учёные различили некоторые из наиболее распространенных в настоящее время бактерий: фирмикуты, протеобактерии и актинобактерии. Однако ДНК даже «молодых» антарктических узников отличается от генома современных бактерий и содержит не известные науке гены.

Байдл и его коллеги назвали ледники «генным мороженым». По словам авторов работы, если оно растает, ныне живущие микроорганизмы могут воспринять ДНК древних собратьев.

Страшного в этом ничего нет. Подобное смешение геномов протекает миллионы лет. И не похоже, чтобы оно представляло собой угрозу для жизни и здоровья людей.

Не участвовавший в исследованиях Эске Виллерслев, эксперт из Копенгагенского университета, назвал работу ученых из Нью-Джерси весьма значительной. Он, однако, предостерег, что в данном случае, как и в большинстве подобных исследований, возможно загрязнение образцов современным генетическим материалом.

«Хотя среди результатов есть такие, которые нельзя объяснить обычным загрязнением, для полной уверенности необходимы дублирующие эксперименты как минимум в двух независимых лабораториях».

Доктор Маршан из группы Байдла пояснил, что в сухих долинах в районе станции «Мак-Мёрдо» настолько низкая среднегодовая температура, что даже в самые тёплые месяцы толщина оттаявшего слоя никогда не превышает 5 см. Глубже талая вода не проникает — она замерзает. А все образцы отбирались значительно глубже, поэтому любая возможность загрязнения исключена.

Авторы исследования считают, что высокая степень деградации ДНК микробов, подвергшихся длительному воздействию космической радиации, свидетельствует о малой вероятности того, что жизнь на Земле зародилась благодаря генетическому материалу из космоса.

Правда, недавно удалось установить, как один из видов бактерий выживает при смертельном для большинства организмов уровне радиации. Но к вмёрзшим в лёд микроорганизмам это открытие отношения не имеет, так как их ДНК разрушены.

С другой стороны, Маршан обратил внимание на то, что приполярные области Марса с ледниковыми покровами сильно напоминают пейзажи долины маяка. И, если жизнь на Землю прилетела из космоса, ничто не мешало ей с такой же вероятностью попасть и в полярную шапку Марса. Эту гипотезу летит проверять аппарат Phoenix Lander. 25 мая 2008 года он должен совершить посадку в окрестностях северного полюса планеты.

А детали земного исследования опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

---

Комбинаторика за ручку с эволюцией

[Lepra]

Статья, посвященная спору эволюционистов и креационистов о вероятности спонтанного возникновения прародителей живого на Земле.


Жизнь в обязательном порядке состоит из белков и нуклеиновых кислот (пока будем говорить только о белковой жизни). Причем и те и другие имеют такое строение, которое необходимо для выполнения необходимых данному организму функций. Белков этих и НК в организмах нашей биосферы миллиарды и миллиарды – самых сложных, самых диковинных, самых тонко организованных структур, из которых биосфера состоит, и которые обеспечивают существование всего того сущего, что мы видим вокруг.

Возникли эти структуры путем естественного отбора, и тут вроде бы все понятно. Естественный отбор четко ведет от примитивного к эффективному, естественный отбор отрезает все тупиковые коридоры этого пути, а потому само потрясающее разнообразие не парадоксально. Но естественный отбор мог действовать только в условиях жизни, то есть когда жизнь уже возникла.

Оговорюсь, естественный отбор действует только после того, как уже появился механизм распространения любого удачного изменения. То есть, было, скажем, у нас примитивное существо с примитивным геном, и ген этот случайно чуточку изменился в лучшую сторону – тогда при его размножении новый вариант вытеснит старый, этот вариант расплодится по всему ареалу, и среди потомков опять будут мутации – мутации плохие и хорошие, плохие будут вырезаться, хорошие распространяться – вот и четкий вектор. Но повторяю, это только тогда, когда есть механизм копирования всех версий организма в ограниченной нише. Два вида живых существ, пользуясь этой нишей, полностью заполняют ее, и тогда между ними возникает конкуренция. Побеждает один. Более совершенный.

До возникновения механизмов размножения не было никакого распространения по нише, ее занимания, конкуренции и вытеснения лучшим худшего. А значит не было и естественного отбора. Это точно понятно? На всякий случай поясню. Представим себе, что в первичном бульоне случайно собралась небольшая последовательность аминокислот, которая в точности повторяет участок последовательности пробионта [пробионт – гибрид вещества и существа, простая структура, комплекс органических соединений, которая уже обладает важнейшим свойством живого организма – способностью к самокопированию], с которого началась эпоха жизни. Что это нам дает? С ходу хочется сказать – ну вот этот кусочек будет эволюционировать, эволюционировать, и получится пробионт.

Но с какой стати она будет эволюционировать? Ведь сама она еще не имеет функции самокопирования, то есть не будет производить потомков, среди которых будут отбираться ближайшие к пробионту. Так что же она будет делать? Она будет просто плавать в бульоне, будет сталкиваться с другими радикалами. Возможно, будет сталкиваться с нужными аминокислотами в совершенно случайном порядке, и только в том случае, если она совершенно случайно будет присоединять себе именно нужные аминокислоты, и в итоге как раз станет данным пробионтом – только после этого она уже закономерно даст начало жизни на Земле.

То есть первая самокопирующаяся структура должна была возникнуть самостоятельно и совершенно спонтанно. Это так называемая неупрощаемая сложность, назовем ее критически простой структурой. Всякая случайно сформировавшаяся структура, которая проще критически простой структуры, как бы она ни была близка к ней – сама по себе не нужна, не имеет никакого значения в деле образования жизни, и для какого-то эффекта должна все также случайно измениться до критической сложности.

Итак, запомнили. Первый пробионт, критически простая структура, может получиться только случайным перебором различных вариантов.

Так какова вероятность того, что случайно образуется вот эта неупрощаемая сложность?

Самое потрясающее на моей памяти заявление по этому поводу, которое делали креационисты – это то, что должна возникнуть уже живая клетка со всеми своими белками и генетическим аппаратом. Вероятность же этого сам автор оценил в 10 ^ -40 000. Это заявление я, с вашего позволения, комментировать не буду вообще.

Другим излюбленным полигоном для размышлений является цитохром С. Это фермент окислительно-восстановительных реакций организма, впрочем, функции его нам не важны, нам важнее то, что он из себя представляет – это цепочка из ста аминокислот, в которой разные аминокислоты расположены в на первый взгляд беспорядочно, но эта их последовательность строго определенная.

Креационисты спрашивают, какова вероятность спонтанного возникновения данного белка из набора одиночных аминокислот?

Посчитать это при определенных допущениях очень просто даже не разбираясь в высшей математике. Попробуем это сделать

Итак, все белки состоят из ограниченного набора аминокислот, как бусы из камешков. Всего аминокислот, которые входят в состав белков двадцать видов. Представим себе цепочку из одного единственного звена. Если видов звеньев двадцать, то сколько разных цепочек можно собрать? Очевидно, двадцать. А сколько можно придумать видов двузвеньевых цепочек? Итак первое звено (отмечу, что в белках в отличие от бус первое и последнее звено неравнозначны. У белков есть так называемые С концы, или гидроксильные, и N концы, аминные) может быть двадцати разных видов. А каждый из этих двадцати видов может продолжаться двадцатью разными видами во втором звене. Сколько всего получается? 20*20=20². Всего существует только четыреста вариантов дипептидов [если вы не биохимик, то расценивайте слово «пептид» как синоним «белка»] из канонических аминокислот. А сколько можно придумать вариантов трипептидов? Тоже очень просто, трипептид можно получить, прибавив к дипептиду кислоту. К каждому дипептиду можно прибавить двадцать разных аминокислот, а всего дипептидов, как только что получили, 20². Таким образом трипептидов – 20³. Не трудно видеть, что всевозможных тетрапептидов существует 20⁴ вариантов, и так далее. В общем случае получается формула m^n, где m - число вариантов звена, в нашем случае это двадцать разных аминокислот, а n – число звеньев в цепи. Но вернемся к цитохрому С. Он у нас состоит из ста аминокислот. Вот это уже целые бусы. По только что выведенной формуле получаем, что всего вариантов стоаминокислотных полипептидов существует ровно 20¹⁰⁰.

Теперь возьмем пробирку с водным раствором всех двадцати аминокислот в равном молярном соотношении. Нагреем нашу пробирку, облучим ультрафиолетом, побьем электроразрядами. Свободные аминокислоты будут собираться в ди- три- тетра- пента- и другие олиго- и даже полипептиды. Так как видов дипептидов по нашим расчетам всего четыреста, а в пробирке триллионы дипептидов, можно смело утверждать, что тут плавают все возможные дипептиды. Насчет трипептидов тоже можно быть почти уверенными, а вот за тетрапептиды уже не поручишься. Но выловим из нашей пробирки какой-нибудь полипептид, состоящий из ста аминокислот. Какова вероятность, что перед нами цитохром С? Мы помним, что всего вариантов стоаминокислотных последовательностей 20¹⁰⁰, из них только один вариант удовлетворяет условию. А так как вероятность, это отношение числа удовлетворяющих условию вариантов к общему числу вариантов, то вероятность нашего предположения 20^-100. Переводя в десятичную систему счисления без калькулятора: 20^-100 = 1/((2¹⁰)¹⁰ * 10¹⁰⁰) 1/((10³)¹⁰ * 10¹⁰⁰) = 10^-130. Это нониллион гуглов в знаменателе, а ведь во Вселенной не наберется и одного гугла электронов!

Однако вероятность отыскания цитохрома с в лабораторной пробирке нам не особенно-то нужна. Мы просто учтем, что вообще любой полипептид из ста аминокислот является цитохромом С с вероятностью 10^-130. Но если у нас не один полипептид а, скажем, десять полипептидов, то вероятность, что хотя бы один из них окажется цитохромом С в десять раз больше: 10^-129. А если в пробирке миллион полипептидов, тогда вероятность в миллион раз больше 10^-124.
Теперь посмотрим, что это нам дает. Ну, например, считается, Вселенная существует около пятнадцати миллиардов лет, из них пусть уже десять миллиардов лет существуют все физические условия для возникновения сложных полипептидов. То есть примем, что уже 10¹⁰ лет наша Вселенная пытается создать цитохром С, пусть в каждую секунду в каждом миллилитре первичного бульона постоянно собирается по тысяче стоаминокислотных полипептидов. Эта цифра достаточно большая, ведь концентрация самых редких аминокислот не может быть очень серьезной, а самосборка очень длинной молекулы – дело очень редкое в любых, даже в самых замечательных условиях. Это 10⁷*10³ попыток на миллилитр в год. Пусть также вся Земля была усеяна лужицами с первичным бульоном, пусть у нас хоть миллиард тонн отборного бульона, в который постоянно бьют молнии, который постоянно облучается мягким ультрафиолетом и т п. Это 10¹⁵ миллилитров. Пусть также Земля – не единственный участник гонки за жизнь, а в нашей галактике есть еще миллиард старых планет с такими же идеальнейшими условиями, и пусть так в каждой старой галактике, коих во Вселенной тоже миллиард. Итак, еще множитель – 10¹⁸. И что же имеем? 10^(10+7+3+15+18) = 10⁵³.

Что такое 10⁵³? Это число вариантов последовательностей из 100 аминокислот, которые в самом благоприятном случае Вселенная способна была перебрать. Иными словами за все время существования Вселенной, в ее пределах спонтанно образовалось НЕ БОЛЕЕ 10⁵³ белковых последовательностей из ста аминокислот. А всего разных последовательностей из ста аминокисот, как мы помним, 10¹³⁰. Так какую часть от общего массива вариантов могла перебрать Вселенная? Если у нас есть сто книг, одна из которых: «Происхождение видов», а Маша взяла пять книг. Какую часть от имеющихся книг взяла Маша? Правильно, 5/100. Также и тут, Вселенная получила 10^(53-130) = 10^-77-ю часть от всего массива последовательностей. А какова вероятность, что среди пяти книг, взятых Машей, оказалось именно «Происхождение видов»? Правильно, 5/100. Так же и у нас: 10^-77- это вероятность того, что среди всех 10⁵³ молекул полученных Вселенной за время ее существования, есть хотя бы один цитохром С. Такая вероятность - абсолютный физический ноль.

Но мало того. Данный расчет неимоверно груб. Ведь в этом расчете принимается, что весь бульон состоит из всех нужных аминокислот, зато ненужных аминокислот, и не только аминокислот – нет вообще, или их содержание несущественно!!! А ведь земные воды в докембрии – это вам не пробирка с аминокислотами над горелкой, под УФ-лампой и между электродами. При этом условия таковы, что неограниченно аминокислоты соединяются друг с другом. А это надо все десять миллиардов лет постоянно бить по планете молниями во все лужи!!! Наконец, в бульоне начисто должны отсутствовать всякие терминаторы цепи, а это тоже нереально. Вот строится у вас длинный пептид, уже набралось штук пять аминокислот – у него есть два конца, ацетильный и аминный – неужели с этими концами могут реагировать только аминокислоты? Да самые разные радикалы (включая и неканонические аминокислоты) могут сюда подстроиться, причем и радикалы, образующие гораздо более прочную связь – и все, если такую цепочку и можно разрезать, то только по связям между двумя аминокислотами, но не по связи белковой части с небелковым радикалом. Наконец, все еще стоит большая проблема с L и D оптическими изомерами одних и тех же аминокислот. Всего этого комбинаторные расчеты не учитывают совершенно, а если учитывать, вероятность сокращается еще на много и много нулей!

Да, действительно, спонтанное возникновение цитохрома С невозможно никак, никогда, ни при каких обстоятельствах, и это не подлежит обсуждению. Точка. Так что же получается, что креационисты правы, когда на основании этих расчетов с цитохромом С отвергают всякую возможность абиогенеза?

Креационисты сами-то прекрасно понимают, не дураки, вот только часто забывают указать, что и не надо спонтанно получать конкретную молекулу, а достаточно получить вообще любую молекулу, которая может выполнять необходимые функции!
Если говорить о цитохроме С. Вы заметили, что все креационисты, которые берут этот пример, сознательно допускают в названии неточность?

Не существует просто вещества цитохром С. Зато есть цитохром С человека, есть цитохром С собаки, цитохром С свиньи и проч. То есть, даже у самой природы есть разные цитохромы С. У свиньи нет цитохрома С человека, но она замечательно обходится и без него, а до появления в мире человека цитохрома С человека не существовало и вовсе во Вселенной, ну и что, это как-то мешало наличию во Вселенной жизни? Да, надо признать, что все цитохромы С достаточно похожи. От того ли это, что только узкий спектр последовательностей пригоден для выполнения указанной функции? Конечно нет, просто все эти цитохромы С родственны!

Не все креационисты опускают этот фактор из своих рассуждений. Дуэйн Гиш, например, признает это, но приводит данные некоего «некреациониста» Йоки, который умудрился подсчитать все варианты полипептидов, которые могут выполнять функции цитохрома С. У него получилось 10⁶⁰. В этом случае вероятность возникновения полипептида, который может выполнять функции цитохрома С равна 10^-130*10⁵³*10⁶⁰=10^-17. А это тоже физический ноль. Вы будете надеяться на выигрыш в лотерее, в которой участвует 20 миллионов населений Земли? И это еще без учета всех тех дополнительных нулей, о которых я говорила выше. Так что приводя цифры Йоки, Гиш не особенно рисковал. Но вот только откуда брались эти цифры Гиш не объяснил.

Нет, а правда, откуда Йоки взял свои 10⁶⁰? Что вообще значит эта цифра? Если всего последовательностей 10¹³⁰, а последовательностей, которые отвечают функциям цитохрома С – 10⁶⁰, то получается, что только каждая 10⁷⁰-я последовательность из случайно выбранных будет выполнять функции цитохрома С.
Что это значит? Любая белковая молекула выполняет определенные функции. Причем для этих функций имеет значение только часть структуры белковой молекулы. Эта часть должна быть строго детерминирована – иметь определенную последовательность. Это так называемый активный центр (или совокупность активных центров). Остальная часть молекулы может быть какой угодно последовательностью, нам она не важна. (Это я очень сильно упрощаю за такие рассуждения на кафедре биохимии я бы вылетела со своего факультета еще до экзаменов, но далее разберем немного детальнее) Что же получилось у Йоки? Упрощая, эти 10⁶⁰ – как раз и составляют неважную часть последовательности. А 10⁷⁰ – это число вариантов в строго детерминированном для функции цитохрома С участке.

Число 10⁷⁰ » 20⁵⁴. Физический смысл этого числа: если предположить, что для выполнения функции цитохрома имеет значение только часть аминокислот, причем аминокислоты в этой части строго детерминированы. То часть эта составляет 54 аминокислоты из ста! То есть если приближенно смотреть на расчеты Йоки, по его мнению активный центр цитохрома – это более половины всей последовательности!!!

Но не будем спешить с выводами. Следует понимать, что и балластная последовательность белка не должна быть совсем уж любой. Она не только не должна мешать работе активного центра, и она не только должна обладать определенными размерами в целом (эти два условия совершенно незначительны, отбирают у нас всего один порядок, ну в самом тонком случае два порядка). Она должна правильно обеспечивать работу активного центра. Например правильно пространственно располагать составные части его. Но вариантов пространственных конфигураций тут не так уж много! Речь ведь идет не об автоматической самосборке микрокалькулятора, надо то – захватить электрончик, и отдать его, где нужно. Работенка-то достаточно грубая! Ну, допустим, нам более или менее удовлетворительна каждая миллионная конфигурация из возможных конфигураций нашего многоаминокислотного полипептида. Это всего лишь шесть порядков против нас! А теперь залезем внутрь активного центра.

Во-первых как правило в активном центре участвует всего несколько аминокислот. А не большая половина из стозвеньевой цепи, а во вторых аминокислоты-то взаимозаменяемые во многом! Если нужна -ОН группа – пожалте вам серин или треонин. Если нужно ароматическое кольцо – на выбор фенилаланин или триптофан. Сопряженные связи нужны – тут подойдет сразу три аминокислоты. Нужна электроположительность – либо лизин, либо гистидин. Нужна кислотная группировка – аспартат или глутамат. В общем, в подавляющем большинстве запросов перед вами встает выбор двух аминокислот. А это значит не 1/20-я, а 1/0я! А значит не 20⁵⁴, а 10⁵⁴, то есть на 16 порядков меньше, чем у Йоки даже при признании величины его активного центра!!! Оговорюсь. Эти взаимозаменяемые аминокислоты, имея одинаковую функциональную группу имеют разное пространственное строение. А значит то строение неактивных участков, которое удовлетворяло при серине, для треонина не подойдет. Ага, но зато подойдет такое, которое не подходило при серине! Так что повышение числа удовлетворительных вариантов внутри активного центра не понижает это число вне его!

А если учесть, что в большинстве случаев не очень важна именно последовательность конкретных аминокислот, а важно лишь их присутствие? То есть вот нужен нам аспартат, но совершенно не обязательно, чтобы он находился именно вот в этом участке цепи. Что он может выполнять свое дело и здесь, и там, и сям. Или, например, да, нужно строгое соседство вот тех двух аминокислот, а для всего остального есть некая свобода, и важно опять же только пространственное расположение, которое можно достичь триллионами способов? Сколько там еще порядков насчитаем-с?

Вот, и это еще многое не учитывается!

Да, конечно разбираясь конкретно в последовательности и функционировании цитохрома С человека, можно было бы более тонко и точно судить о числе удовлетворительных вариантов. Но вы видите, что даже и без этого тонкого анализа фантастичность цифры Йоки очевидна!

В общем более или менее конкретных цифр сама я назвать, конечно, не могу, и вряд ли это вообще возможно, но я нисколько не удивлюсь, если каждая, скажем, триллионная последовательность полинуклеотида обладает функцией цитохрома С человека. А это значит, что аналог цитохрома с плавал в каждый момент времени чуть ли не в каждой лужице первичного бульона Земли!!! (Ср . «Парадокс миллиона обезьян», хе-хе, ну да, все же мы единомышленники)

И все же нам нужен не цитохром С, и даже не его функциональный аналог. Нам нужен первый пробионт, нам нужна первая самокопирующаяся структура, а мы все о каких-то цитохромах. Не нужны для этого цитохромы. И вообще не нужны никакие стозвеньевые цепочки, куда такая сложность, сто звеньев! Это, наверное, коварные крео сбивают нас с толку, забивают нам мозги, а мы идем у них на поводу.

Это не так. Пример креационистов с цитохромом С уместен и имеет значение. Дело в том, что какой он – самокопирующийся комплекс – не знает никто, а потому никто не знает и того, из чего он состоит, и, соответственно, какова вероятность его спонтанного возникновения. Но справедливо полагают, что он не может быть проще цитохрома С. То есть сам комплекс вместе не может быть проще. Тогда если бы нельзя было получить что-то, функционирующее как цитохром С, то нельзя получить и нужный нам комплекс.

Если указанная лужица не в состоянии создать нужную последовательность из ста аминокислот, то та же самая лужица не осилит и комплекс из пяти одновременно построенных и встретивших друг друга последовательностей по двадцать аминокислот. Верно?

Ну а тут мы пока в состоянии только спекулировать. Для того, чтобы узнать сложность самого простейшего самокопирующегося комплекса, нужно знать, как этот простейший комплекс выглядит, а это мы себе и во сне представить не можем. Нам не дано знать ни сложность составных частей нашего простейшего из возможных комплекса, ни числа этих частей, ни вообще сколько приходится на белки, сколько на нуклеиновые кислоты, а сколько на другие реагенты, например на молекулы, выполняющие только структурную функцию => последовательность которых значения практически не имеет, структура которых скорее всего регулярна => вероятность образования которых содержит в знаменателе всего несколько порядков.

В общем, ничего мы тут не знаем, и просчитать не можем. Не можем даже приблизительно судить о порядке вероятности спонтанного образования пробионта. Нет четких оснований против гипотезы, что даже самый простой пробионт необычайно сложен, на сотни порядков сложнее цитохрома С. И тогда современная теория абиогенеза ложна. Но с тем же успехом можно допустить и гораздо меньшую его сложность, сложность такую, что за пол миллиарда существования Земли пробионт просто обязан был появиться.

С этим все еще предстоит разбираться, предстоит понять, каким же может быть простой пробионт, предстоит разбираться с проблемами хиральной чистоты жизни, предстоит еще не одна тысяча симуляций первичного бульона в колбе. И предстоит настоящий ответ на вопрос, возможно ли такое без участия высшей силы. Но одно сейчас ясно точно – что если креационист называет цифру, которая по его мнению является вероятностью возникновения жизни, или вероятностью, которая точно больше вероятности возникновения жизни (как с цитохромом С), можете смело посылать этого креациониста… в нобелевский комитет.

Оригинал топика тут http://www.diary.ru/~Abrik/?comments&postid=32512022

---

От 1 головы к 12

[Anrielle]

Исследователи решали вопрос, как в ходе эволюции возникли организмы, подобные тем, что строят коралловые рифы. Ведь у них, в колонии, фактически, общее "тело", но много "голов".

Биологи установили, что за многоголовость (точнее — за число оральных полюсов у медуз) отвечает на удивление мало генов, влияющих на развитие органов.

Учёные подобрали молекулы РНК, внедрение которых в медузу заглушало работу генов Cnox. Подавляя выражение гена Cnox-3, авторы опытов получали двухголовые создания, а приглушая ген Cnox-2, число голов удалось увеличить. У некоторых экземпляров медуз число оральных полюсов доходило до 12.

Также, воздействуя на гены Cnox-1 и Cnox-5, биологи получили раздвоенные щупальца и деформацию оси симметрии у медуз.
(Полный текст статьи)

---

Скачкообразность эволюции

[Anrielle]

Natura facit saltum
Вопреки известному афоризму «Natura non facit saltum» (природа не делает скачков), иногда эволюционные преобразования все-таки происходят скачкообразно — на протяжении жизни одного или нескольких поколений. Известный эволюционист-теоретик Н. Н. Иорданский рассматривает в своей обзорной статье различные типы таких скачкообразных преобразований — сальтаций. Автор приходит к выводу, что сальтационным путем могут иногда возникать новые виды; может меняться строение отдельных органов или структур. Однако новые типы организации, требующие согласованного изменения многих признаков, таким путем возникать не могут.
Далее по ссылке

---

Альтруизм у крыс

[Anrielle]

Оказывается, альтруизм присущ не только людям или приматам, но и крысам. Об эксперименте, в результате которого были сделаны такие выводы, написано здесь.

А что вообще нужно для альтруистического поведения? Немного сообразительности и способность к состраданию, имхо.

---

Будет снят фильм о Дарвине

[Anrielle]

«Элементам» стало известно, что РТР снимает документальный фильм о Дарвине. Концепция фильма была передана в Палеонтологический институт РАН. Сайт опубликовал открытое письмо Александра Маркова к создателям фильма. Очень хорошее письмо. Хочется подписаться под каждым словом.

Письмо на удивление политкорректно. Меня же гложат сильные сомнения, что, с учётом современных тенденций, фильм окажется просветительским, а не мракобесным.

---

Ещё один мамонтёнок

[Anrielle]

Участники IV Международной конференции по мамонтам, которая проходит в Якутске, взбудоражены сенсационной находкой. Они рассказали «Газете.Ru», что на Ямале найден полностью сохранившийся мамонтёнок. Поэтому сразу после конференции учёные отправятся прямиком в Салехард, где хранится уникальный детёныш.

Далее читать здесь.



К слову (вспоминая предыдущую тему о причинах смерти), большинство найденных мамонтёнков тонуло в топях.

---

Странные позы останков

[Anrielle]

Некоторые динозавры, если судить по расположению их скелетов в "могилах", демонстрируют прямо-таки балетные позы. Запрокинутая голова, театрально изогнутая шея… Вы никогда не задумывались, почему у этих зверей такой странный страдальческий вид? Нет? А зря – вопрос, оказывается, очень интересный.

Далее здесь



Никогда раньше не задумывалась, а ведь и правда как-то они странно выглядят...

---

Агрессия

[Anrielle]

К. Лоренц Агрессия — интересная книга и интересная тема.

---

Эксперимент по искусственному видообразованию

[Po$eidon]

Биологи из Торонтского университета (Канада) провели на дрожжах опыты по искусственному видообразованию. Ранее в подобных экспериментах пытались (и порой успешно) получить поведенческую презиготическую изоляцию, то есть нежелание представителей разошедшихся линий скрещиваться друг с другом. На этот раз удалось получить постзиготическую изоляцию, то есть снижение жизнеспособности гибридов. Дрожжи, выращивавшиеся в течение 500 поколений в контрастных неблагоприятных условиях высокой солености или низкого содержания глюкозы, оказались постзиготически изолированы как друг от друга, так и от предковой линии.



Биологи давно мечтают воспроизвести процесс видообразования в лабораторных условиях. Успехи в этой области достигнуты немалые, и если до сих пор никто еще торжественно не объявил об искусственном создании «настоящего нового вида», то только потому, что критерии самого понятия «вид» весьма расплывчаты, причем некоторые из применяемых критериев в принципе не позволяют назвать видом какую-либо выведенную в лаборатории линию (породу, сорт, штамм).



Хотя в природе есть сколько угодно «хороших видов», способных скрещиваться друг с другом и давать плодовитое гибридное потомство, главным критерием вида для организмов с половым размножением все-таки считается репродуктивная изоляция. Именно на ней и сосредотачиваются усилия биологов, ставящих эксперименты по искусственному видообразованию.



В большинстве подобных экспериментов разные линии подопытных организмов подвергают разнонаправленному отбору (например, помещают в контрастные неблагоприятные условия и выращивают в течение нескольких десятков поколений), а затем смотрят, не отбило ли у них охоту к перекрестному скрещиванию. Надо сказать, что иногда охоту действительно отбивает, животные начинают предпочитать в качестве брачных партнеров «своих», то есть тех, чьи предки подвергались такому же отбору, приспосабливались к таким же условиям (см.: Опыты по искусственному видообразованию). В этих экспериментах изучается зарождение презиготической изоляции (изоляции до оплодотворения, до образования зиготы).



Но изоляция может быть и постзиготической. Это значит, что особи спариваются, оплодотворение происходит, но гибридное потомство либо погибает, либо оказывается стерильным, либо имеет резко пониженную жизнеспособность. В такой ситуации скрещиваться с чужаками становится крайне невыгодно, и это, в свою очередь, может стать предпосылкой для постепенной выработки презиготической изоляции (отбор будет благоприятствовать особям, спаривающимся только со «своими»).



Экспериментов, демонстрирующих развитие постзиготической изоляции, проведено очень мало. Авторы сообщают, что им известна только одна такая работа, выполненная на дрозофиле в 1980 году (Oliveira, Cordeiro. «Adaptation of Drosophila willistoni experimental populations to extreme pH medium II. Development of incipient reproductive isolation» // Heredity. 1980. V. 44. P. 123–130). Странно, что не упомянуты работы советского энтомолога Георгия Христофоровича Шапошникова, который получил сходные результаты в экспериментах с тлями (Шапошников Г.Х. «Морфологическая дивергенция и конвергенция в эксперименте с тлями (Homoptera, Aphidenea)» // Энтомол. обозр. 1965. Т. 44. № 1. С. 3–25), но так уж повелось: советские (а теперь российские) научные журналы на Западе читают редко.



Исследователи выбрали в качестве объекта дрожжи Saccharomyces cerevisae. Подобно тлям, дрожжи размножаются как половым путем, так и бесполым (см. рис.), с той разницей, что бесполое размножение у тлей осуществляется путем партеногенеза (развитие из неоплодотворенных яиц), а у дрожжей — путем почкования. Из одной родительской диплоидной клетки было произведено 12 подопытных популяций. Изначально все они были генетически идентичны, но потом в результате мутаций и отбора могли накапливать различия. Популяции выращивали в течение 500 поколений в контрастных неблагоприятных условиях: 6 популяций при повышенной солености, 6 — в «минимальной» среде с низким содержанием глюкозы. Контрольную (предковую) линию продолжали растить в нормальной среде.



После этого ученые проверили, произошла ли адаптация, то есть стали ли подопытные популяции лучше приспособлены к своим средам по сравнению с предками. Приспособленность оценивалась по скорости бесполого размножения (почкования) клеток в условиях конкуренции с предковой линией. Например, чтобы измерить приспособленность «соленой» популяции (S), в соленую среду помещали равное количество «соленых» и предковых (P) клеток, а через сутки смотрели, какие клетки большее число раз успели поделиться.



Оказалось, что адаптация действительно произошла во всех 12 линиях, хотя величина приспособленности варьировала. К соленой среде дрожжи в целом приспособились несколько лучше, чем к голодной.



Теперь можно было приступить к самой главной части эксперимента — к выявлению постзиготической изоляции, если таковая возникла. Исследователи получили гибридное потомство, скрестив каждую из линий S с одной из «голодных» линий (M). Всего, таким образом, получилось 6 линий «солено-голодных» гибридов S/M. Кроме того, были получены гибриды каждой из 12 линий с предками (гибриды S/P и M/P). Оказалось, что чистые линии S и M приспособлены к своим средам значительно лучше, чем любые гибриды. Стало быть, постзиготическая изоляция налицо.



Пониженная жизнеспособность гибридов S/M проявилась также и в резком (примерно в два раза) снижении «мейотической эффективности», то есть способности к образованию спор в подходящих для этого условиях.



Наличие разнообразных гибридных линий дало возможность понять некоторые детали тех механизмов, которые обусловили пониженную жизнеспособность гибридов.



Если приспособленность популяций к своим средам была обусловлена только лишь накоплением полезных мутаций, проявляющихся независимо друг от друга, то приспособленность гибридов разного типа должна быть примерно одинаковой. Например, в соленой среде гибриды S/M и S/P должны демонстрировать одинаковую приспособленность (или неприспособленность). Это, однако, оказалось не так. Гибриды S/P в соленой среде чувствовали себя заметно лучше, чем S/M (хотя и намного хуже, чем чистая линия S). То же самое, хотя и в меньшей степени, справедливо и для «голодной» среды: здесь гибриды M/P оказались более приспособленными, чем S/M, в 5 случаях из 6, но только в трех случаях различие оказалось статистически значимым.



Этот результат можно объяснить двояко. Либо адаптации к одной из двух неблагоприятных сред сами по себе снижают приспособленность к альтернативной среде (detrimental pleiotropic effects of adaptation on fitness in the alternative environment), либо имеет место так называемый антагонистический эпистаз (antagonistic epistasis) между компонентами геномов S и M, то есть гены, ответственные за адаптацию к разным средам, каким-то образом мешают друг другу работать. В первом случае дрожжи из линии S должны расти в голодной среде хуже, чем P, а в соленой среде P должны расти лучше, чем M. Это не подтвердилось, следовательно главную роль в снижении приспособленности S/M по сравнению с S/P и M/P играет антагонистический эпистаз.



Исследование наглядно показало, что разнонаправленный отбор может приводить к довольно быстрому формированию неполной постзиготической репродуктивной изоляции.



Чрезвычайно интересно было бы узнать, одинаковые или разные приспособления возникли в линиях дрожжей, параллельно приспособившихся к одинаковой среде (например, у шести «соленых» популяций). К сожалению, в статье нет четкого ответа на этот вопрос. Правда, там отмечено, что гибриды между разными линиями S (как и между разными линиями M) достоверно не отличались по приспособленности от чистых линий S и M. Это свидетельствует в пользу того, что адаптации возникли во многом сходные, по крайней мере совместимые и взаимозаменимые. С другой стороны, достигнутый разными линиями уровень приспособленности заметно различался.



(отсюда)

---

Люси была прямоходящей

[Anrielle]

Чтобы разгадать загадку Люси, жившей более трех миллионов лет назад, британские исследователи воспользовались программой компьютерного моделирования, чтобы реконструировать скелет австралопитека, «нарастить» на него мышцы и, с помощью так называемых «генетических алгоритмов», вычислить наиболее оптимальный вид передвижения для такой, с позволения сказать, конструкции.

Привязав длину шага и скорость передвижения модели к аналогичным параметрам современного человека (рост австралопитеков составлял в среднем 120-130 сантиметров), ученые из Университета Данди (Великобритания) пришли к выводу, что Люси «однозначно должна была ходить на двух ногах», а не на четвереньках, как полагали скептики. Дополнительным доказательством правоты британских ученых является тот факт, что «виртуальные следы», оставленные моделью, вполне соответствовали расположению окаменелых отпечатков другого представителя A. afarensis, жившего на территории современной Танзании 3,6 миллионов лет назад, пишет New Scientist со ссылкой на Journal of the Royal Society Interface (DOI: 10.1098/rsif.2005.0060).

(отсюда) Там же имеется реконструированный портрет сей симпатичной дамы.

---

Загадка.

[Hius]

Как вы думаете, что это? За качество картинки извиняюсь, но, в общем, там все достаточно хорошо видно...



Подзагадка-шЮтка: Найди десять отличий

@темы: Наука

---

Пол зависит от температуры

[Anrielle]

Бородатая ящерица процветает в сухом жарком климате Австралии, где летняя температура обычно достигает 39 градусов Цельсия, нередко поднимается и выше. Недавнее исследование показывает, что потомство ящерицы Pogona vitticeps, рожденное в это время, будет состоять преимущественно из особей женского пола вне зависимости от того, какой пол был заложен у них генетически.



Эколог Александр Куинн из Канберрского университета в Австралии и его коллеги выводили в инкубаторе бородатых ящериц при различных температурах. Как и у некоторых птиц, у ящериц пол детерминируется совсем иначе, чем у человека. Самки имеют две различные половые хромосомы (Z и W), а самцы – две одинаковых (Z). При температуре 22-32 градуса Цельсия из яиц вылуплялись самцы и самки в пропорциональности 50 на 50. Но когда температура поднималась выше 34 градусов, вылуплялись почти одни самки. Австралийские исследователи выделили специальный ДНК-маркер для особей женского пола у ящериц.



При высоких температурах из 35 яиц вылупилось только 2 самца. Более того, 17 особей, которые должны были быть самцами, под действием жары превратились в самок. Данное открытие предполагает, что у бородатых ящериц W-хромосома не играет решающей роли в определении пола. «Мужская дифференциация требует двух копий Z, активность которых достаточна для формирования самца только при оптимальной температуре», – пишет исследователи в журнале Science. Конечно, бородатые ящерицы не единственные рептилии, которые реагируют на температуру, но они первые показали, что температурный фактор может перевешивать генетический. Пока остается неясным, для какой эволюционной цели необходимо такое половое несоответствие.

(отсюда)



Вот интересно, в связи с чем могло появиться такое приспособление?

---

Первородный бульон

[Anrielle]

По данным экспериментов, ранняя атмосфера Земли, возможно, имела все необходимые вещества, необходимые для зарождения жизни. Эта теория противоречит «космической» теории, согласно которой органические частицы на землю занесли кометы и метеоры. «Мы рискуем показаться неисправимыми оптимистами, но предлагаем ни много ни мало – изменение всей парадигмы», – говорит химик Джеффри Бада, команда которого выполнила эксперимент в Океанографическом институте имени Скриппса в Ла Хойя, Калифорния.



Бада повторно провел знаменитый эксперимент, осуществленный его учителем химиком Стэнли Миллером в Чикагском университете в 1953 г. Вместе с Гарольдом Ури Миллер воспользовался генератором электрических разрядов, чтобы воспроизвести сильные грозы на ранней Земле. Итогом экспериментов тогда стал коричневый бульон, богатый аминокислотами. Это открытие возвестило миру, что теория происхождения жизни впервые проверена в лаборатории.



Но Миллер и Ури позже были подвергнуты критике. Оказывается, газы (метан и аммиак), которые они использовали, не существовали в больших количествах на ранней Земле. Ученые теперь полагают, что первобытная атмосфера содержала инертную смесь углекислого газа и азот.



Когда в 1983 г. Миллер повторил эксперимент с этими газами, коричневый бульон на выходе не образовался. Получилось бесцветное варево с невысоким содержанием аминокислот. За эту неудачу немедленно ухватились креационисты и начали разворачивать свои знамена. Однако Бада повторил эксперимент и снова вернул победу науке. Он обнаружил, что аминокислоты образуются, но азот безжалостно их уничтожает. Все же ранняя Земля содержала железо и соли угольной кислоты, которые нейтрализовали кислотность прежде применяемой воды. Повторив эксперимент Миллера 1983 г., Бада получил ту же водянистую жидкость, но на сей раз она была переполнена аминокислотами. Бада представил свои результаты на ежегодной встрече Американского химического общества в Чикаго.

(отсюда)

---

Об изменениях вследствие одомашнивания

[Anrielle]

Ссылку на очень интересную статью ХИЩНИКИ СТАНОВЯТСЯ РУЧНЫМИ дала в своём дневнике  Maculinea arion. В статье рассказывается об эксперименте по одомашниванию лисиц и о неожиданном влиянии отбора по поведению на целый ряд казалось бы никак не связанных с ним признаков.

---

Катастрофическая половая пропорция

[Anrielle]

Почему пол новорожденных крокодильчиков зависит от температуры в гнезде? Почему мужские растения тополя после сильной обрезки превращаются в женские? Почему у мужчин, чья работа связана с длительными экспедициями, рождаются преимущественно дочери? Факторы, влияющие на пол потомства, анализирует преподаватель Санкт-Петербургского государственного технического университета В. Искрин, автор книги "Диалектика полов" здесь.

Статья довольно старая, но мне показалась любопытной.

Текст статьи

Старшее поколение читателей "Науки и жизни", несомненно, помнит две блестящие статьи, буквально перевернувшие бытовавшие тогда, в середине 60-х, представления об объективном назначении раздельнополого типа воспроизводства. Их автор, специалист в области кибернетики В. Геодакян, доказывал, что пол представляет собой не столько средство размножения, сколько эффективный инструмент эволюции. Опираясь на фундаментальное различие полов - мужской пол намного более дифференцирован по признакам, чем женский, - исследователь пришел к выводу, что самцы - это экспериментальный, поисковый компонент системы, корректирующий историческое движение вида, в то время как самки осуществляют стабилизирующую функцию, направленную на сохранение генетического богатства. Такой взгляд на эволюционную роль полов позволил, в частности, объяснить авангардную миссию самцов в деле освоения нового и арьергардную роль самок. Становилось понятным, почему мужской пол более уязвим, чем женский, и почему самцы в среднем живут меньше, чем самки.



Итак, в распоряжении научного сообщества и просто любознательной публики оказались основы теории полов. По логике вещей следующим шагом должно было стать объяснение так называемых феноменальных вторичных половых пропорций (вторичной половой пропорцией называют соотношение мужского и женского полов в процентах на момент рождения, первичной - на момент зачатия). К тому времени было выявлено не менее десятка подтвержденных статистикой отступлений от обычного соотношения между родившимися мальчиками и девочками. Укажу на некоторые из них.



Прежде всего, это феномен военных лет, состоящий в увеличении во время и после войны доли мальчиков среди новорожденных. Далее, нельзя не назвать группу феноменов, связанных с возрастом родителей: чем они старше, тем меньше вероятность рождения у них сына. Самые значительные отступления от нормы - это феномены нездоровых отцов. От отцов, страдающих диабетом, онкологическими, сердечно-сосудистыми и другими заболеваниями, на 100 девочек рождается до 120-130 мальчиков. Рекордный (из зарегистрированных) феномен из этого ряда, по всей видимости, принадлежит Великобритании, где после аварии в атомном центре "Селлафилд" (1957) от облученных отцов в течение последующих тридцати лет родились 143 девочки и 202 мальчика. Таким образом, вторичная половая пропорция в данном случае подскочила до 141!



В нормальных, обычных условиях на 100 девочек рождается примерно 105 мальчиков. Зачинается же мальчиков еще больше. По разным оценкам, на 100 женских зачатий приходится от 130 до 180 мужских. Другие биологические виды в большинстве своем также производят "мужчин" с некоторым запасом. Возникает вопрос: почему в природе существует такая диспропорция? Для чего нужен мужской запас?



Вы замечали, читатель, что мужской пол более разбросан, нежели женский? Среди мужчин больше выдающихся художников, композиторов, поваров, модельеров, парикмахеров. Однако и противоположный, мужской, фланг не менее солиден. Женщины не смогут "похвастаться" таким количеством неординарных асоциальных личностей, алкоголиков, бездельников, грязнуль, неумех. Да, мужчины как пол несравненно более дифференцированы, чем женщины. Мужской пол, если можно так выразиться, растянут по признакам, в то время как женский более компактен, более монолитен. На уровне единичного представителя пола это кардинальное различие полов выступает в такой форме: отдельно взятый мужчина более своеобразен, более специфичен, чем отдельно взятая женщина.



Таким образом, мужчин природа зачем-то наделяет самыми разноплановыми чертами (признаками). Абсолютизируя мужскую сущность, мы имеем полное право сказать, что мужчина - носитель специфической черты, признака, того или иного качества. Есть ли в этом какой-то объективный смысл? Может быть, на мужчинах (самцах) вид испытывает, обкатывает свои новации? И мужчины выступают в качестве экспериментального, опытного материала?



Вероятно, это действительно так. Эволюция осуществляется вслепую. Какие признаки пригодятся в будущем, никому неведомо. Вот поэтому-то - из-за стихийности процесса - и возникает объективная необходимость в запасе самых разнообразных черт. Признаки, говоря иначе, запасаются на случай. Наступит время, и черты (признаки), удовлетворяющие тенденциям изменения среды, пойдут в дело. Черты, в той или иной степени не соответствующие требованиям среды, будут отбракованы. А так как носитель признака - мужчина, вместе с неудовлетворительной новацией (признаком), как это ни печально, будет устранен и он. Мужская смертность, как известно, во всех возрастных группах выше женской.



Оставшиеся мужчины (отобранные как средой, так и ее агентом - женщиной) будут в той или иной степени удовлетворять требованиям среды. Передав свои признаки следующему поколению, они оптимизируют историческое движение вида, обеспечивая его существование и прогресс. Линия эволюции будет продлена.



Так эволюционируют все раздельнополые виды. Самки передают следующему поколению массив информации, обеспечивающий бытие вида как таковое, самцы привносят элементы, направленные на коррекцию бытия. Эта коррекция зависит от конкретных изменений условий существования. Самки осуществляют стратегию, самцы в оперативном, тактическом порядке обеспечивают качество соответствия вида среде.



Вы спросите, почему природа экспериментирует на самцах, а не на самках? Ответить на этот вопрос нетрудно. Опытническая деятельность всегда сопряжена с потерями. Самки же являются наиболее ценным, основным "оборудованием". Их утрата дорого стоит. Она грозит исчезновением вида. Давайте проведем два мысленных эксперимента. В первом оставим в рамках вида всего одного доброкачественного самца (остальные утрачены) и всех самок, во втором, наоборот, - одну-единственную самку и всех самцов. В каком случае шансы вида на выживание выше?



Итак, самцы (мужчины) корректируют бытие вида соответственно изменениям внешних условий. Что должно произойти, если доселе плавно и неспешно изменявшиеся условия существования вдруг резко пошли на ухудшение? Легко понять, что в этом случае слабый - экспериментальный (мужской) - пол будет терять больше своих членов, чем в нормальных условиях. Иначе говоря, мужская смертность возрастет. Но, оказывается, при этом возрастает и половая пропорция, на 100 девочек рождается уже не 105, а 106, 107, 108 мальчиков. Уход из жизни мужчин, не выдержавших давления изменяющихся условий, означает повышение качества соответствия среде нынешнего, наличного поколения. Увеличение вторичной половой пропорции расширяет базу отбора следующего поколения, что в перспективе также ведет к стабилизации качества. Смерть и рождение "работают" на одну цель. Так, посредством усиления ротации мужчин (признаков) вид ценой больших издержек, чем в нормальных условиях, выходит на линию оптимума.



Чтобы на крутом повороте двигатель коррекции (мужской пол) дал более мощный импульс, необходимо произвести и затратить большее количество расходуемого экспериментального материала (самцов). Что, как мы видим, в действительности и происходит.



При улучшении условий существования, напротив, ротация мужчин ослабевает: уменьшается мужская смертность и падает доля мальчиков среди новорожденных. Такое явление наблюдается в последние десятилетия в некоторых европейских странах, Канаде, США. Принадлежность к господствующему над миром "золотому миллиарду" сдвигает половую пропорцию на несколько десятых процента в сторону девочек. Девочки сигнализируют о благополучии, мальчики - о невзгодах.



Колебания половой пропорции в ту или другую сторону относительно нормы закладывается мужчинами на стадии гамет, в процессе выработки ими половой продукции, до зачатия. При ухудшении условий гормональным составом спермы через механизм психобиохимической регуляции блокируется большее, чем в норме, количество "предпосылок" девочек (Х-спермиев) и к оплодотворению допускается более значительная доля "предпосылок" мальчиков (Y-спермиев). При уменьшении давления среды Х-спермиев блокируется меньше, чем в обычных условиях, и тогда как первичная, так и вторичная половая пропорция уменьшаются.



Составную часть теории, касающуюся факта блокировки, нам позволяют узаконить, то есть подтвердить практикой, примеры династий, где мощнейшая блокировка спермиев бесперебойно осуществляется на протяжении нескольких поколений.



Блокировка будущих девочек представляет собой величайшее изобретение природы. Так, еще до зачатия женский пол проходит отбор, консолидируется, подравнивается. Мужской пол, напротив, минуя блокировку, вступает в жизнь разбросанным, пестрым. Это как раз и нужно для осуществления функции коррекции. В жизни в будущем, которое не запрограммировано, могут пригодиться самые разные черты.



Таким образом, блокировка будущих девочек является правилом раздельнополого типа воспроизводства. Вы спросите: а почему не законом? Потому что законы не знают исключений, а правила знают.



Вот мы и подошли к теме, вынесенной в заголовок. В 1958 году в одном периферийном журнале появилась статья, в которой ее автор, армянский исследователь В. Камалян сообщал о соотношении мальчиков и девочек в семьях мужчин, работающих в высокогорных условиях: на астрофизических станциях, в геологических и иных экспедициях. От этих мужчин на 100 девочек рождалось всего 36 мальчиков. Камалян предположил, что эта, высокогорная, аномалия связана с кислородным голоданием, недостатком минеральных солей в питьевой воде, увеличенной радиацией и низким давлением. Особо он указал на контраст между местом постоянного проживания и высокогорьем.



Как истинный исследователь, Камалян решил проверить свою гипотезу и повез в горы кроликов-самцов. Как вы думаете, уважаемый читатель, подтвердилась ли гипотеза Камаляна, если "кролики-альпинисты" после полуторамесячной "командировки" в горы дали вторичную половую пропорцию 68, в то время как на ферме она составила 96? Не торопитесь с ответом. Прочтите следующую фразу. От самцов, выделенных для контроля и томившихся на ферме в ожидании контакта с самками в течение тех же полутора месяцев, было получено 43 девочки и 28 мальчиков (вторичная половая пропорция составила 65).



Дело, значит, не в высоте. Тогда в чем? Что сближает "кроликов-альпинистов" и астрофизиков? Конечно же воздержание. И те и другие длительное время томились без самок. Для кролика и полтора месяца - большой срок. А экспедиционеры, надо думать, трудились безвылазно в горах все одиннадцать месяцев, от отпуска до отпуска, как и положено по трудовому законодательству. Между прочим, животноводам хорошо известно, что при раздельном содержании животных, как и при редком использовании производителей, вторичная половая пропорция падает, иногда весьма значительно.



Вернемся от эмпирических данных к теории. Условия жизни бывают не только комфортные, нормальные и неблагоприятные, но и катастрофические. Вот где разгадка "высокогорного" феномена. Разве не катастрофой для вида является отсутствие или острый недостаток самок? Регистрируя катастрофическую ситуацию, самец должен принимать соответствующие ей, экстраординарные, меры. Ему теперь не до корректировки курса, не до обеспечения качества соответствия среде вида. Ибо исчезает объект корректировки, уходит в небытие предмет привнесения новаций, сходит на нет биологический вид. Все силы должны быть брошены на спасение, на восполнение количественной стороны бытия, на производство самок. Ведь если самец оптимизирует качество, то самка, производя потомство, "отвечает" за количество. О качестве будем "думать" потом!



У самца-спасателя есть только одно средство - гормональная блокировка Y-спермиев. И он, отступая от функционирования "по правилам", берется за осуществление, по сути дела, женской функции, обеспечивает не качественную, а количественную сторону бытия вида (отмечу, что и качество при этом не слишком страдает, так как "предпосылки" мальчиков проходят более строгий отбор, чем в нормальных условиях). Понятно, что все это "делается" на рефлекторном психобиохимическом уровне.



Камалян, выдвигая свою гипотезу, не знал, что неблагоприятные факторы играют на увеличение доли мальчиков. До публикаций Геодакяна оставалось еще несколько лет. Угрозы видовой катастрофы в ситуации, в которой оказались астрофизики и кролики, исследователь не заметил, зато снабдил нас достаточно представительной базой данных, что подтолкнуло к выявлению катастрофичес кого фактора.



Катастрофы бывают разные. Оказывается, эта банальная истина открывает перед нами широчайшие исследовательские перспективы. В самом деле, что еще кроме отсутствия самок может угрожать существованию вида? Давайте перенесемся из животного царства в растительное.



Раздельнополые виды есть и в растительном мире. Это тополь, осина, облепиха, саговник и многие другие растения. Некоторые из них способны менять пол. Вы можете это проверить сами.



Возьмите садовые ножницы и слегка "подстригите" женское растение тополя, то самое, которое каждое лето засоряет вашу квартиру пухом. Весьма вероятно, что на следующий год дерево превратится в "мужчину". А если мужское растение вы обкорнаете так, что от него останется ствол с парой торчащих веток, через некоторое время на нем появятся женские соцветия. Почему? Все очень просто.



Легкую подрезку растение воспринимает как неблагоприятный фактор, радикальную - как катастрофу. В неблагоприятной ситуации нужны корректировщики-"мужчины", в катастрофической - основа жизни, "женщины".



Превращенные в пни мужские растения тополя своей реакцией в принципе ничем не отличаются от изолированных от жен астрофизиков. Разница между ними состоит только в том, что испытывающие длительное воздержание мужчины (самцы) смещают в женскую сторону половую пропорцию следующего поколения, а искалеченные деревья - своего собственного, настоящего, наличного.



Огородники, выращивающие огурцы, знают, что в норме на молодом растении сначала появляются мужские цветки, а затем женские. От мужских толку мало, нам хочется огурчиков. Что же мы делаем? Прищипываем основной побег и... приближаем и увеличиваем урожай. Прищипывание главной ветви стимулирует развитие женских цветков. Это лежит на поверхности. А что же сокрыто в глубине?



Несомненно, сию зверскую процедуру растение воспринимает по статье "катастрофа" (верхушка или так называемый апекс играет особую роль в жизни растения). В полном соответствии с теорией растение феминизируется, и половая пропорция между цветками смещается в женскую сторону.



Клинские любители огурцов издавна практикуют другую экзекуцию - обработку выращиваемых в закрытом грунте растений угарным газом. Еще в 40-х годах прошлого века биолог Е. Минина исследовала клинский способ повышения плодовитости. Оказалось, что молодые растения, дважды выдержанные по 11-12 часов в атмосфере угарного газа, не только сначала дают женские цветки, а потом - мужские, но и имеют женских цветков в 10 раз больше. Опыты были распространены на шпинат, клещевину, кукурузу, тыкву и другие культуры. Минина воздействовала на растения и другими газами. Везде наблюдался аналогичный результат.



В качестве катастрофического фактора может выступать и запредельное термическое давление. Проиллюстрирую "температурную катастрофу" примером из жизни вида, практикующего на эмбриональной стадии "выбор" пола.



Эксперименты, проведенные американскими учеными, показали, что температура, при которой развиваются яйца миссисипского аллигатора, определяет пол будущего потомства. При температуре выше 34oС из яиц вылупляются самцы, ниже 30oС - самки, а при промежуточных температурах - и те и другие. Исследование гнезд аллигаторов в естественной среде подтвердило результаты лабораторных опытов. Из самых теплых гнезд появлялись самцы, из прохладных - самки. В тех гнездах, где в центре было тепло, а по краям прохладнее, из середины выходили в основном самцы, а из периферической зоны - самки. Заметка, материал которой я здесь использую, завершается фразой: "Ученые пока затрудняются объяснить это явление".



Связав катастрофическое давление среды с феминизацией, мы с вами, читатель, рискнем дать объяснение миссисипскому феномену. В диапазоне температур 30-34oС данный вид, по всей вероятности, находит вполне приемлемые условия для своего существования. В таких условиях складывается нормальная вторичная половая пропорция. Если температура выше 34oС, условия "расцениваются" эмбрионами как неблагоприятные. В такой ситуации объективно требуется коррекция и, разумеется, осуществляющие ее корректировщики, то есть самцы. При температуре ниже 30oС теплолюбивым аллигаторам грозит катастрофа. Понятно, что реакцией является упор на количество - на производство самок. Как видим, и феномен "выбора" пола неплохо укладывается в теорию.



В заключение - о феномене, который на первый взгляд не имеет никакого отношения к половой проблематике. Речь пойдет о колебаниях урожайности рябины. Считается, что обильный урожай рябины (это относится, правда в меньшей степени, и к орехам, желудям, яблокам) предвещает суровую зиму. И действительно, после урожайной на рябину осени в большинстве случаев приходит холодная и снежная зима. Почему? Наука до сих пор не дала ответ на этот вопрос. Ну а мы сейчас попытаемся на него ответить.



Разумеется, рябина не метеоролог. Она не прогнозирует будущее. Но зато прошлое она "учитывает". Так вот, если прошлое, прежде всего предыдущая зимовка, когда закладывается следующее поколение (цветочные почки), было во всех отношениях нормальным, урожай будет обычным, средним, рядовым.



Если же предшествующая зимовка была неблагоприятной (например, несильные оттепели пару раз сменялись морозами), по идее, должно "родиться" больше "мальчиков". Мы знаем, что повышение половой пропорции есть отклик на неблагоприятные условия. Но поскольку рябина - растение нераздельнополое и "мальчики" у нее в плодах спаяны с "девочками", увеличение числа "мальчиков" (расширение спектра качеств) должно выразиться в увеличении потомства (плодов, семян). Именно это мы наблюдаем осенью после предшествующих невзгод, повторю еще раз, прежде всего, после плохой зимы.



Если зима была не просто плохой, а очень плохой, катастрофической (затяжные сильные оттепели с полным таянием снега многократно сменялись трескучими морозами), вид все свои силы должен бросить на производство "девочек" (количества). А так как, прошу извинить меня за повторение, у рябины "мальчики" и "девочки" соединены друг с другом, реакцией должен явиться опять же обильный, может быть, даже сверхобильный урожай.



У нераздельнополых растительных видов, как и у раздельнополых, неблагоприятные факторы обусловливают сдвиг половой пропорции в мужскую сторону, катастрофические - в женскую. Только оба эти сдвига у нераздельнополых видов выражаются одинаково - в перепроизводстве потомства (на следующий год после обильного урожая истощенное растение чаще всего выказывает меньшую, чем в норме, продуктивность, как говорят, отдыхает).



Вы спросите, а почему же все-таки обильный или сверхобильный урожай предвещает, как правило, суровую зиму? Рябина, разумеется, безмолвствует. Ответ дает теория вероятности: после плохой, оттепельной зимы более вероятна зима ровная, холодная, снежная. Никакой мистики!



Сделаем вывод, относящийся ко всем рассмотренным нами, и при этом достаточно разноплано вым, ситуациям и биологическим видам. Хотя в действительности он охватывает не только итожимое нами. Этот вывод справедлив для всего живого, разделенного на мужское и женское.



Катастрофическое давление среды и угроза существованию имеют своим следствием и реакцией реализующуюся в той или иной форме феминизацию вида. Кстати, в человеческом обществе альтруистическая модификация этого принципа распространяется на всех людей, неважно, астрофизики они, инженеры, строители или земледельцы. Этот принцип даже впечатан в общественную мораль. Его выражением является следующая формула: в случае опасности в первую очередь следует спасать женщин и детей. Не надо объяснять, что мужчины здесь подразумеваются в качестве спасателей, готовых принести себя в жертву.