Ламаркисты! Ударим по неодарвинизму экспериментальными результатами!

Автор kostik, января 25, 2019, 17:05:32

« назад - далее »

Питер

Я  выше  написал  схему    эксперимента.  Игорь,  Вы  с  ней   согласны   как  с  некой   программой   действий ?  Потому  как  если  да   -  можно  думать  дальше,  уходить в  конкретику.
Цитата: Игорь Антонов от января 30, 2019, 09:00:27
Ещё одно недавнее исследование параллельной адаптивной эволюции линий дрожжей с фантастическими результатами: в трех параллельно эволюционирующих линиях единственными (!) обнаруженными с 47 по сотое поколение мутациями являлись адаптивные мутации в гене GAP1 (cоответствующая xls таблица есть в приложениях):

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5903863/

Таким образом, неслучайность адаптивных мутаций у дрожжей фактически доказана в различных экспериментах.


Да  и все   не  так  однозначно.  См.  рисунок  1  в  статье.
А  оно  вам  надо  ?

Игорь Антонов

Нет, однозначно. Поскольку при низком уровне фиксируемых мутаций, независимо повторяющиеся адаптивные мутации ( в разных экспериментах) случайными однозначно не являются.

Игорь Антонов

Цитата: Питер от января 30, 2019, 10:29:05Я  выше  написал  схему    эксперимента.  Игорь,  Вы  с  ней   согласны   как  с  некой   программой   действий ? 

Что касается экспериментов, то эксперименты о которых говорил я во втором сообщении темы уже проводят. И мы обсуждаем их результаты

Питер

We performed targeted deep sequencing for 12 loci: GAT1, MEP2, LST4, VAC14, RIM15, YBR271W, RPL26B, YKL050C, WHI5, DAL81, TPK3 and YKL162C. These loci are either genes that (1) contain high frequency SNPs identified in population sequencing or (2) have been repeatedly identified as containing acquired variants in prior LTEEs in nutrient-limited chemostats. For each locus, we amplified the entire coding sequence plus 1 kb upstream and downstream of the ORF using PCR. We then randomly fragmented PCR products using sonication to a size of ~250 bp and prepared DNA sequencing libraries using the identical protocol used for population sequencing. Amplicon libraries were sequenced using an Illumina MiSeq in a 2 × 250 bp mode such that the two paired reads overlapped and each insert was sequenced twice. Only overlapping regions were used for allele frequency estimation and thereby we were able to dramatically reduce the false positive SNP call rate. For SNP frequency estimation, the average read coverage from amplicon sequencing was ~50,000. Using SNVer, we determined minor allele frequency mutations for all variants present at a frequency of ≥1%.

То есть  секвенировали с   большой  глубиной  только часть  генов.  И   варианты  есть  -  они  на   рисунке  1  обозначены.  И  некоторые  из  них весьма частые, а  некоторые с  сложной  судьбой   взлета  и  падения  частоты.  Ну  нет   там  простой  картины    только    один CNV  как   мутация  -  и    дальше  пустырь.  особенно в  R2.  И   еще   -  нигде   двукопийности  нет  с  частотой  100%.  И  есть  вариант аж с  8  копиями     этого CNV.     Подбор,   пробы  и  ошибки  ... Посмотрите  на  рисунок 1е,  какой  перебор  вариантов.
А  оно  вам  надо  ?

Питер



Я  предложил  абсолютно   другую    схему   -  направленную  именно  на  анализ  фиксации  соматического  изменения   в  герминативном    геноме.  Опыты  с  одноклеточными не  показательны   -   миллионы  клеток     без  прослеживаемой  судьбы  конкретной  особи.
А  оно  вам  надо  ?

Игорь Антонов

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5903863/bin/elife-32323-supp1.xlsx , вкладка 1A

Как я уже говорил, интереснейший участок - эволюция от 47 поколения до 104.

Эволюционируют три линии - R1, R2, R3.
К 47-му поколению во всех трех линиях появляется адаптивная мутация в гене GAT1. Что должно происходить дальше? Случайная бомба попала в случайно выигрышную воронку. Носитель эволюционного преимущества есть. Размножаясь в геометрической прогрессии он должен просто вытеснить всех остальных, у которых случайные бомбы попадают в другие случайные воронки.  Но происходит-то дальше от 47 до 104 нечто иное. Вместо того, чтобы поднять лапки кверху и бесконечно блуждать  в альтернативных случайных поисках обреченные "лишенцы" 47-го шага почему-то не хотят спокойно уступать носителю эволюционного преимущества и начинают усиленно трансформировать всё тот же ген GAT1. И к 104-му шагу в линии R1 к первоначальному варианту добавляется 8 альтернативных вариантов его мутаций, в линии R2 - 5, в линии R3 - 16.
Если Ваша парадигма не допускает чего-либо иного, кроме того, что происходившие в этом эксперименте мутации случайны, то тем хуже для парадигмы.

Питер

А   к   250   мутации   в  гене  GAT1    уходят  -    первоначальный   взрыв   мутагенеза  оказывается    не  выигрышным  и  начинается  смена  стратегии,  пробуются  новые   случайные  варианты.  Перебирается  масса  мутаций  в  гене  GAT1   и   мутаций
в  других генах.   В   итоге в  одной  из  трех  параллелей  мутаций  в  GAT1  нет    совсем.    Потому  что  была  найдена   методом  перебора   более  оптимальна я    стратегия   -   дупликация  МЕР2.    Но  и   эта  мутация  не  100%  фаворит  -  в  линии  R3  ее  частота  только  36%.
А  оно  вам  надо  ?

Игорь Антонов

Безусловно, динамика и перестройка приоритетов есть. Только если бы поиск был действительно случайным, то повторяющиеся во всех линиях выигрышные варианты, как крупные выигрыши в лотерее, были бы отдельными вкраплениями в поток нейтральных мутаций. Но в первой статье из обсуждавшихся делался полный анализ геномов и там другие мутации, сопутствующие цепочке адаптивных мутаций, были единичными.
И, как и в первой статье, здесь альтернативные мутации появляются в определенном порядке. Если поиск был чисто случайным, то почему к 100-му поколению сделана туча вариаций для GAT1 и нет ни  одного явно выигрышного мутанта MEP2, который 2 из 3 линий находят только после 180 поколения? Эта последовательность повторяется везде, а если кубик бросают наугад, то MEP2 равновероятен с любым из GAT1. Но по факту не так.

В общем, точки зрения, я думаю, мы высказали достаточно полно, а дальнейшие исследования в этом направлении, я думаю,  ещё дадут новую информацию.
Для меня, как я уже говорил, критически важным аспектом является не направленность изменений генома, а необходимость и неизбежность для адаптивного процесса направленных  реакций организма на изменения генома.
Материалы статьи, на которую я ссылался вчера, как раз иллюстрируют комплексную адаптивную перестройку регуляции в клетках при незначительных генетических изменениях.

Что касается Ваших предложений, то здесь важна воспроизводимость микроэволюционной адаптации,  за счет которой можно отделить случайное от закономерного в сопровождающих эволюцию изменениях генома. Может быть, такие эксперименты возможны на дрозофилах, тлях.  Если там будет иметь место влияние сомы на  герминативный  геном,  то и это проявится в схожих генетических изменениях в параллельных линиях.

Игорь Антонов

И ещё один эволюционный эксперимент, где выполнялся полный анализ генома после адаптации к глюкозе трёх популяций дефектного штамма, неспособного питаться чистой глюкозой. Три популяции параллельно эволюционировали. В итоге обнаружены четыре гена, адаптивные мутации в которых повторяются в параллельных линиях. Всего выявлено суммарно для 3-х популяций 23 мутации, из которых 11 являются адаптивными:

https://microbialcellfactories.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12934-015-0305-6

То есть история повторяется и повторяется.
Таблица с результатами:
https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1186%2Fs12934-015-0305-6/MediaObjects/12934_2015_305_MOESM2_ESM.xlsx

Игорь Антонов

И, наконец, исследование, авторы которого задались тем самым вопросом, который мы только что обсуждали с Питером - случайны ли адаптивные мутации у дрожжей:

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0111133

И занимались авторы работы именно тем,  что Питер выше на этой странице посчитал невозможным в мире одноклеточных - проследить судьбу конкретной особи. Они рассаживали отдельные клетки дрожжей  по отдельным ячейкам с негативной для дрожжей средой и анализировали геном формируемых этими клетками колоний. Без отбора, на 1-3 делении в 8 из 192 (4.2%) колоний возникли адаптивные мутации в гене GAL80. При этом общий уровень мутаций был очень низким, а в 11 колониях мутаций не было вообще. Надеюсь, вы догадываетесь, какой вывод делают авторы о мере случайности исследуемого явления.

Ivan(novice)

Цитата: Игорь Антонов от января 30, 2019, 15:26:31
Для меня, как я уже говорил, критически важным аспектом является не направленность изменений генома, а необходимость и неизбежность для адаптивного процесса направленных  реакций организма на изменения генома.
Спасибо за интересный материал!
Эта идея очень похожа на правду.
Изменения генома вызывают реакцию организма, направленную на поддержание гомеостаза, или, по-простому, жизнедеятельности.
Любая устойчивая система, а биологический организм является устойчивой системой, способна к компенсации возмущающих воздействий в определенных пределах. Не летальные мутации - пример таких возмущающих воздействий.

василий андреевич

  Клетка: геном, протоплазма и мембрана, окруженная средой. И это пронизано случайными тепловыми ударами, приводящими к неизбежным мутациям. Если цитоплазма стабильна, то мутации исправляются, если изменилась, то геном автоматически переходит к новому состоянию гомеостаза за счет регуляторных функций.
  Произошла мутация с последствиями которой не справляется регуляторная функция - геном вынужден функционировать за счет деструкции цитоплазмы с выработкой нового окружения. Мембрана начнет работать с учетом нового градиента концентраций - в наиболее вероятном случае ограничит доступ к ресурсу. Назовем эту ситуацию стрессом и спросим, какова вероятность, что очередная мутация произойдет в "нужном" гене?
  А это уже вопрос к теоретической биофизике. В конце концов геном длинная молекула, функционирующая за счет химических реакций вдоль ее поверхности. Изменилось распределение подводимого компонента - напряженность внутренних связей будет концентрироваться рядом с геном, ответственным за работу именно с этим компонентом. Следовательно, и ключевую мутацию следует ожидать именно здесь.
  Но может быть и параллельный вариант, данный ген самопроизвольно "метилируется", напряжения же перераспределяются в иные гены, начинающие работать так, что бы наилучшим образом рассеять напряженности.

  Ну не может геном не реагировать на изменения в цитоплазме так, что бы не стремиться рассеять возникающие напряжения. Но вот вопрос на засыпку: способна ли цепочка ДНК принимать сигналы из среды, проходящие сквозь мембрану и цитоплазму, дабы упреждать негативные последствия тех явлений, очередь до которых еще не дошла?

василий андреевич

  И не надо последний вопрос сходу относить к разряду мистических.
  Вдоль каждой внешней мембраны есть адсорбционный слой с избытком сигнального иона. Если в среде происходя изменения, то на них реагирует сигнальная система перераспределением поверхностных потенциалов действия. Каждый ПД сопровождается звуковым (термо-волновым) эффектом. Такая волна распространяется не только в адсорбционном слое, но внутри клетки, где образует серии стоячих волн возбуждения.

Evol

Среди прочих словес, то, что написал уважаемый василий андреевич - самое правильное, по моему мнению.
Физика - она везде физика.
Вот движение по параболе. Совершаем работу: сначала организовываем потенциал, двигаясь против градиента. Потом то, что организовали - рассеиваем в кинетику уже по градиенту. Между делом просто дрыхнем, принимая, по ходу оного, сигнал извне. Почему перемещение по горизонтали без ускорения за работу вовсе не считается. В повторяемости действа всегда есть элемент предвосхищения. А раз нет работы - о каковых времени и пространстве разговор? Сколько бы не продолжался сон - все одно, этот минимум точкой (!) отсчета будет.
Взгляните, теперь, на эволюцию. Дрейф, отбор, импакт, афтершок.
Мы, что, все по другой ритмике живем?

Evol

Я это к чему, упертые ламаркисты и дарвинисты-радикалы.
Любой эксперимент и любые суждения о нем и его результатах должны, посему, напоминать цикл Карно, чтобы логика параболичности проявилась отчетливо и можно было посчитать величины. А тут все держатся за крайности.
А я есть неодарвинист, не радикального, но рационального толка. Потому то, что поясняется в отрыве от физики, воспринимаю критически.

;)