Что случайно в эволюции?

[pavel]

А что в эволюции случайно, и что закономерно – вот вопрос?
Мутация, либо генетическая перестройка действительно заранее не запрограммированы. И в этом смысле они случайны. Но во первых не все возможные изменения генома приводят к  жизнеспособным особям. То есть на этом уровне спектр уже суживается. И второе возникает вопрос – случайны ли те типы жизнеспособных особей к которым приводят данные генетические изменения. Ведь например прокариотность, эукариотность, многоклеточность, типы тканей (нервные, мышечные и т.д.) – случайны ли они или возникновение их закономерно?

[Nestor notabilis]

при выраженной параллельной эволюции многих (родственных) видов/родов в одном направлении с веерным приобретением одного набора признаков, эти изменения, очевидно, будут не случайными. Вы приведенные вами примеры относятся к этой группе. + Возникновение млекопитающих, птиц, цветковых растений и т.д.

[Юрич]

Мутация, либо генетическая перестройка действительно заранее не запрограммированы. И в этом смысле они случайны.

Думаю, не все согласятся с этим. В частности, Игорь Антонов активно проводит мысль, что мутагенез неслучаен.

[pavel]

Nestor
Можно сформулировать вопрос и по иному – Эволюция обязательно должна была привести к данным формам (прокариотность, эукариотность, растения, грибы, животные и т.д.) или при иных условях должны/могут появиться иные неизвестные формы?

Юрич
Собственно тема и навеяна попыткой объективно посмотреть на разные позиции. Направленность мутаций требует «двигателя» этой направленности – тот же «клеточный интеллект» или «высший разум». При таком взгляде ЛЮБЫЕ изменения (не только в рамках биологической эволюции) в Мире можно считать направленными. Это не наука, а вера.


Мне кажется никакого противоречия между случайностью  генетических перестроек и закономерностью в эволюции нет. Простой пример из неорганического мира: Существует таблица Менделеева, которая показывает все возможные варианты атомов, то есть все возможные формы атомарной материи. В звезде происходит синтез из более легких атомов более тяжелых атомов. Факторы приводящие к синтезу двух легких ядер в одно тяжелое сами по себе случайны, но они действуют постоянно в замкнутом пространстве звезды и рано или поздно приводят к такому синтезу. Изначально тяжелое ядро не сущетсвовало реально, но потенциально его образование возможно – см. таблицу Менделеева. Тоже самое можно приложить и к молекулам.
Возвращаясь к биологической эволюции можно поставить вопрос – а существуют ли подобные формы в мире живых организмов и нельзя ли считать таковыми прокариотность, эукариотность и т.п. (см. выше). Тогда дихотомия случайность-закономерность не приводит к противоречию. Это разные слои рассмотрения.

[Игорь Антонов]

Собственно тема и навеяна попыткой объективно посмотреть на разные позиции. Направленность мутаций требует «двигателя» этой направленности – тот же «клеточный интеллект» или «высший разум». При таком взгляде ЛЮБЫЕ изменения (не только в рамках биологической эволюции) в Мире можно считать направленными. Это не наука, а вера.

Я  могу ответить, что  уповать до сих пор на случайный системогенез вопреки всем известным  фактам и закономерностям - это не наука, а вера.
А предполагать  в качестве одной из  гипотез возможность существования  клеточного интеллекта вполне научно.
http://www.basic.northwestern.edu/g-buehler/cellint0.htm

[pavel]

Я кстати не говорил о «случайном  системогенезе». Случайной, то есть не предсказуемой в каждый данный момент является конкретная генетическая перестройка (мутация). Не понятно – почему их совокупность не  должна привести в итоге к жизнеспособному изменению особи или как вы называете системогенезу. При этом сам системогенез не является случайным (это и есть собственно мое утверждение в этой теме). Почему мы должны отказываться от предположения о конечном количестве типов живых существ (то есть типов «системогенеза»), которые могут возникнуть в результате мутаций.

[Игорь Антонов]

Я кстати не говорил о «случайном  системогенезе». Случайной, то есть не предсказуемой в каждый данный момент является конкретная генетическая перестройка (мутация).

Павел, я не знаю, вы по умыслу или по недоразумению упорно смешиваете две   разных в принципе сущности - случайность и непредсказуемость. А об этом столько уже сказано, от Бергсона до Пенроуза.
То, что вы сами  напишете  через десять минут в эту ветку непредсказуемо. Но ведь не случайно, не правда ли?

Не понятно – почему их совокупность не должна привести в итоге к жизнеспособному изменению особи или как вы называете системогенезу.

То, что я называю системогенезом, и почему к нему закономерно не приводит совокупность несогласованных случайных мутаций, я пояснял множество раз. И это вовсе не "жизнеспособное изменение особи".

[Марков Александр]

Мне кажется никакого противоречия между случайностью  генетических перестроек и закономерностью в эволюции нет. Простой пример из неорганического мира: Существует таблица Менделеева, которая показывает все возможные варианты атомов, то есть все возможные формы атомарной материи. В звезде происходит синтез из более легких атомов более тяжелых атомов. Факторы приводящие к синтезу двух легких ядер в одно тяжелое сами по себе случайны, но они действуют постоянно в замкнутом пространстве звезды и рано или поздно приводят к такому синтезу. Изначально тяжелое ядро не сущетсвовало реально, но потенциально его образование возможно – см. таблицу Менделеева. Тоже самое можно приложить и к молекулам.
Возвращаясь к биологической эволюции можно поставить вопрос – а существуют ли подобные формы в мире живых организмов и нельзя ли считать таковыми прокариотность, эукариотность и т.п. (см. выше). Тогда дихотомия случайность-закономерность не приводит к противоречию. Это разные слои рассмотрения.

Подобные мысли неоднократно высказывались ведущими эволюционистами (напр., С.В.Мейеном), они очень популярны в ПИНе.


«Напомним возражение — весьма обоснованное,— которое выдвигают телеологи против механистической теории эволюции: если эволюция направляется случайными мутациями, то каким образом она могла обеспечивать образование все более и более сложных структур вплоть до человека? Я думаю, что существует лишь один способ отвести это возражение, да и тот могут назвать идеалистическим. Когда математик Эрмит писал Стильтьесу: «Мне кажется, что числа существуют вне нас и оказывают на нас столь же неизбежное и необходимое влияние, как натрий и калий», он, на мой .взгляд, зашел не так уж далеко. Существование натрия или калия обусловлено наличием соответствующей формальной структуры, обеспечивающей стабильность атомов Na или К. В случае простого элемента, например молекулы водорода, можно легко объяснить такую структуру с точки зрения квантовой механики; в случае же атомов Na или К дать такое объяснение гораздо труднее, хотя нет никаких оснований сомневаться в существовании подобной структуры. Я думаю, что в биологии также существуют формальные структуры и даже геометрические единицы, определяющие единственно возможные формы, к которым может привести динамическая система самовоспроизведения в данной среде.»

(Рене Том, комментарии к лекциям Уоддингтона «На пути к теоретической биологии», М.: Мир, 1970)

[Nestor notabilis]

Nestor
Можно сформулировать вопрос и по иному – Эволюция обязательно должна была привести к данным формам (прокариотность, эукариотность, растения, грибы, животные и т.д.) или при иных условях должны/могут появиться иные неизвестные формы?

- Я предполагал, что мы говорили об эволюции в конкретных условиях исторической Земли. Если да, то многие отмеченные ароморфозы представляются закономерными, а не случайными.
При кардинально отличных условиях (например, возникновение и эволюция жизни на газовых гигантах) понятно, что результаты будут совершенно иными (напрмер, практически неизбежное в условиях эволюции жизни в воде появление многоклеточных форм там может быть априори заблокировано).
Однако один факт развития жизни должен соблюдаться в любых системах, вплоть до "жизни в ядерном реакторе звезд", если таковая в принципе возможна: разделение живых организмов на продуцентов и консументов по крайней мере первого порядка. Т.е. условно "растения" и питающиеся ими "животные" появятся во всех случаях, думаю, при любом варианте абиоты неизбежно и появление косументов второго порядка, т.е. дихотомия условно "травоядных животных" и "хищников" также неизбежна.

[pavel]

Александр
Это просто замечательно. Есть ли работы посвященные конретному развитию данных идей или пока все это на уровне спекуляций?

Nestor
Вопрос можно еще более ограничить предположением что в иных условиях жизнь попросту не возможна. То есть земная жизнь – это и есть жизнь вообще и ее субстратная основа (белки, нуклеин. кислот, и т.д.) и функциональные закономерные отношения генетического кода, комплементарности – характеризуют жизнь вообще, то есть универсальны.



Мое мнение по поводу того какие формы жизни возможны:
вирусы
архебактерии,     эубактерии
растения,    грибы,     животные

Формы психической жизни:
двуслойные (книдарии, гребневики)
трехслойные первичноротые,      трехслойные вторичноротые беспозвоночные
личинкохордовые,     бесчерепные,      круглоротые и рыбы
земноводные,     пресмыкающиеся и птицы,    млекопитающие,     человек разумный


Интересная закономерность – при таком подходе таксономический ранг  возможных форм живого постоянно снижается: примерно – царства, раздел, тип, класс, вид. В случае правильности подхода получаем подтверждение естественности таксонов.

[Марков Александр]

Александр
Это просто замечательно. Есть ли работы посвященные конретному развитию данных идей или пока все это на уровне спекуляций?

Конечно, на уровне спекуляций. Все это (номогенез, "номотетический" подход, рефрены...)  в значительной мере идет еще от Берга
http://macroevolution.narod.ru/berg.htm
и Любищева (см., например: http://macroevolution.narod.ru/lub2.htm ) и активно развивалось Мейеном (см., например: http://macroevolution.narod.ru/meyen_1975.htm )

[Юрич]

Интересно было бы узнать точку зрения Гильгамеша. Ваше мнение, Гильгамеш: изменчивость (до отбора) стохастична или направлена / закономерна?..

[Gilgamesh]

Павел,
"Можно сформулировать вопрос и по иному – Эволюция обязательно должна была привести к данным формам (прокариотность, эукариотность, растения, грибы, животные и т.д.) или при иных условях должны/могут появиться иные неизвестные формы?"
По всей видимости, да. Она должна привести к формам, обладающим теми же существенными свойствами, что и у описанных существ. При образовании первых живых существ сомнительно появление готового компартмента для НК, ядра, которое явно нужно для совершенствования жизненных отправлений клетки и обязательно для перехода к истиннй многоклеточности. Дальше то же самое. Но какие-то нюансы могли быть иными (многоклеточные растения с единственным хлоропластом на клетку, как у некоторых водорослей, например).


"Вопрос можно еще более ограничить предположением что в иных условиях жизнь попросту не возможна. То есть земная жизнь – это и есть жизнь вообще и ее субстратная основа (белки, нуклеин. кислот, и т.д.) и функциональные закономерные отношения генетического кода, комплементарности – характеризуют жизнь вообще, то есть универсальны"
И
"Интересная закономерность – при таком подходе таксономический ранг возможных форм живого постоянно снижается"
Ну как перичислили, так и снижается. "ротость", на мой взгляд, - как раз случайная развилка, принципиальных ограничений на ту или иную ветвь (первично и вторичноротых) не накладывает. Личинкохордовые "обязательны" только в рамках неотенической теории происхождения хордовых, когда исходна сидячая форма. Если первично подвижное существо, то оседание части его потомков на дно соввершенно не обязательно. Птиц могли бы заменить летающие млекопитающие и рептилии. Но "обязательность" и "возможность" - разные вещи. Составить список обязательных, попытаться отфильтровать необязательные и домыслить не существующие, но возможные - разные действия, различающиеся по своей сложности в том числе.
Пока не совсем понятно, с какой моделью работать надо. Мы имеем нашу биоту с наличными таксонами, что нужно домыслить к ней: 1. филогенез абсолютно в той же среде, когда на путь начатой с нуля эволюции будет влиять только мутагенез или 2. филогенез в среде, максимально приближенной к нынешней, но отличающейся небольшими нюансами среды (планета земного типа). 3. филогенез в гипотетическом мире, где наша белково-нуклеиновая жизнь может существовать, но где заведомо неосуществимы некоторые ниши (мир-окен, например), 4. филогенез небелковой жизни (в рамках этой модели до цитологических основ наследственности не сходим, принямая, что, якобы, какой-нить кремний может заменить углерод и соответствующиеполимеры) в специфических условиях?

Нестор,
" Т.е. условно "растения" и питающиеся ими "животные" появятся во всех случаях, думаю, при любом варианте абиоты неизбежно и появление косументов второго порядка, т.е. дихотомия условно "травоядных животных" и "хищников" также неизбежна."
Видимо, да.

[Gilgamesh]

Юрич,
Насчет изменчивости. Пока меня ничего не наталкивает на мысль, что изменчивость наследственного материала м.б. направленной до отбора (т.е. вообще направленной, т.к. отбор - это уже другая епархия). Но она закономерна. Она закономерно мала, т.к. мелкие мутации (из зебры в ишака) легче встроить в коррелятивные системы, чем крупные (из зебры в тигру), а особо крупные вообще будут немедленно и неминуемо выбракованы (из зебры в арбуз, хотя он тоже в полосочку). Из этой малости и происходит "направленность": вид движется по пути своего исторического развития отбором и мелкие скачки (онтогенезы мутантов) приведут его только в протоки той же "реки". Перескочить в соседний поток (поддерживаемая отбором ниша, характер которой зависит от изменяющихся со временем биоценотических отношений в среде и характер этих изменений не влияет на сам мутагенез как и, естесссно,  не зависит он него. Т.е. поток - ниша, длящаяся во времени) - это уникальный фокус, легко ноги переломать, потому вид "вынужден ждать", пока не образуется протока, ведущая в соседнюю нишу, длящуюся во времени. Т.е. направленность эволюции заключается в закономерно малой изменчивости и в закономерном изменении спектра доступных ниш/жизненных форм. Длящиеся ниши флуктуируют, но их направление определяется макрорельефом, где доминируют упомянутые неизбежные (продуцент, консументы и др.) и высоковероятные (человек) центры притяжения.
Рассмотрим ту же зебру. До тигра и арбуза она не "допрыгнет", т.к. подобные поползновения будут пресечены, но если ниша тигра освободится, то лошадь в матроске имеет шансы быть принесенной в эту нишу. И процесс этот выглядеть ну совершенно закономерно. Хотя это будет обычная реология и гидродинамика :lol:

В общем, зебра как вид возможна не благодаря тому, что у неё геном зебры, а потому, что она живет в нише зебры.

[pavel]

Господа, так вот они где «законы эволюции» зарыты – по большому счету все пришли к согласию по поводу существования обязательных форм живого. На данном этапе – это конечно во многом спекулятивные рассуждения, но основанные, заметте, на огромном фактическом материале как в самой биологии, так и при рассмотрении биологических закономерностей как встроенных в «Систему Природы». И на данном этапе последний аргумент очень важен. Либо мы признаем единство природы и тогда биологические закономерности – органическая часть всеобщих, либо признаем что живое – это какой-то особый ни с чем не связанный феномен, непонятно как и для чего существующий в нашем мире.

Дондуа в «Биология развития» в 2-х т.,С-П.: Изд-во СПбГУ 2005 делает интнресный вывод:
«Чем объясняются эти эволюционные изменения плана строения организма и его органов? Часто говорят, что они возникают в результате процесса адаптации животного к условиям существования. Современное понимание проблемы позволяет отказаться от этой двусмысленной формулировки. В основе преобразований плана строения тела и органов лежат изменения генетических механизмов, управляющих индивидуальным развитием. Возникающие на основе случайных мутаций изменения структур и функций создают предпосылки для освоения новых условий существования, новых ниш, которые были недоступны для предковых форм. Уже давно обращали внимание на то, что слепые пещерные животные потому и живут в пещерах, что их глаза подверглись редукции прежде, чем они заняли пещеры. Вряд ли в этих случаях можно говорить об адаптации, о приспособлении, поскольку здесь речь идет о реализации возникшей независимо от условий существования возможности жить в определенной среде. Эволюция не столько приспособление к условиям среды, сколько ее освоение».

То есть разговор идет о реализации в процессе эволюции внутренних потенций, которые НЕ МОГУТ НЕСООТВЕТСТВОВАТЬ среде. Почему в принципе должна удивлять целесообразность в строении организмов? Ведь живые организмы – это не пришельцы из ниоткуда, они такая же естественная часть Природы как атомы и молекулы. И почему в случае атомов и молекул, их «встроенность» в окружение не вызывает удивления, а в случае живого – вызывает. И в том и в другом случае это ЕСТЕТСТВЕННО.

Жизнь в другой среде и на другой основе – возможны ли они. В принципе о предположении жизни «в среде, максимально приближенной к нынешней, но отличающейся небольшими нюансами среды (планета земного типа)» - вариант вполне возможный. В этом случае формы жизни те же – внутри них может иная радиация организмов по отличным от земных видам (подобно тому как и атом он и везде атом, но в каких то условиях возможно образование только легких атомов, а в иных – уже и более тяжелых).
Иной субстрат и принципы организации – никаких теоретических и экспериментально подтверждаемых возможностей (по крайней мере в рамках нашей Метагалактики) нет. Следовательно – это не более чем фантазия. С другой стороны, а почему мы вообще должны это предполагать. В рамках эволюции известной нам формы жизни не возникло НИКАКИХ вариаций основных принципиальных «механизмов» живого: триплетность генетического кода, четыре типа нуклеотидов, комплементарные отношения, пространственная хиральность. Если возможны вариации – тогда не видно препятствий для их возникновения в процессе эволюции, но этого нет. С другой стороны вещество неорганическое имеет  такой же неизменный «механизм» существования своего: отношения «ядро-электроны» - он лежит и сохраняется в основе всех атомов и молекул. Описанный «механизм» существования жизни тоже выражает своего рода «атомарность» живого. И вполне логично предположить что он тоже универсален и не изменяется.

P.S.: Gilgamesh, по поводу «Ну как перичислили, так и снижается». К этому не стремился, на этом не настаиваю, просто вчера обнаружил эту интересную закономерность в рамках своей модели. Хотя, при правильности посылок, может иметь большие последствия.

Что касается выделения в рамках психической формы жизни - "вторичноротость, личинкохордовые и т.д.". Это деление основано на комплексе отношений, по моему мнению вовсе не биологического уже характера, а психологического – основанного на уже другом инварианте организации материи. Если в случае химическом – это отношения «ядро-электроны», в биологическом – «ДНК-белок», то в данном, психическом случае, по моему мнению это инвариантные отношения «нервная система – мышечные элементы». И в данном случае выделение и разбивка групп живых организмов имеет другую логику нежели в случае просто Форм жизни: вирусов, прокариот и эукариот.