Автор Тема: "Универсальный геном" Metazoa и эволюция по Шерман  (Прочитано 121610 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Марков Александр

  • Moderator
  • Участник форума
  • *****
  • Сообщений: 430
    • Просмотр профиля
    • http://macroevolution.narod.ru
Недавно в Москве выступил с докладом биохимик Михаил Шерман из Boston University Medical School. Присутствовавшие на докладе ученые, такие как М.А.Федонкин и Ю.А.Лабас, отнеслись к услышанному вполне серьезно и с большим интересом. Согласно Шерману, данные сравнительной генетики полностью опровергают "дарвинистские" теории происхождения и эволюции многоклеточных животных. Он утверждает, что иначе как внешним вмешательством появление Metazoa с их "универсальным геномом" объяснить никак нельзя.

На мой взгляд, интерпретации у Шермана совершенно экстремистские, но приводимые им факты действительно производят впечатление и требуют объяснений.

Рукопись англ. статьи Шермана - в приложенном файле.
Упрощенное русское изложение - на сайте еврейского культурно-религиозного центра "Маханаим":
http://www.machanaim.org/philosof/nauka-rel/evolution.htm

Какие будут мнения???

Оффлайн Марков Александр

  • Moderator
  • Участник форума
  • *****
  • Сообщений: 430
    • Просмотр профиля
    • http://macroevolution.narod.ru
Прилагаю копию своего ответа Ю.А.Лабасу, приславшему мне тексты Шермана:

Дорогой Юлий Александрович!
Большое спасибо за статьи Михаила Шермана. Конечно, надо разбираться. Мне совсем не нравится его подход к интерпретации фактов (слишком часто сейчас стали, чуть какие непонятные факты обнаруживаются, сразу пинать бедного Дарвина и предлагать альтернативные теории, да еще и предполагающие разумное вмешательство в эволюцию), но сами факты, конечно, нужно проверять и думать. Он уже опубликовал где-нибудь свои идеи? Учитывая нынешнюю ситуацию в Российской науке, публиковать без каких-то комментариев текст, открыто пропагандирующий "Intelligent design", у меня рука не поднимется. Ведь это сразу возьмут на вооружение сами знаете кто - те, кто борется за изъятие эволюции из школьных учебников и введения в школах "Закона божьего".

У него там новые факты перемешаны с некоторыми старыми, стандартными креационистскими аргументами. Там много общих методологических вещей, с которыми нельзя согласиться. Например, почему более сложное многоклеточное животное обязательно должно иметь и более сложный геном? Это только кажется очевидным, а на самом деле совершенно не так. (Это отдельная большая тема).

И, конечно, в идее об "универсальном геноме" Metazoa есть рациональное зерно! И это еще более усложняет дело.  

И еще, Шерман сильно напирает на дарвиновскую идею постепенности (природа не делает скачков и пр.), но есть ли смысл спорить с естествоиспытателем середины 19 века, когда сейчас уже хорошо известно, что эволюция может идти и скачаками, например, путем симбиоза, на основе блочного принципа, перекомбинирования и т.п. могут быстро возникать сложные структуры.

Я мог бы попробовать серьезно разобраться с фактами, приводимыми Шерманом, только не знаю, где взять на это время. Это главная проблема. Для того, чтобы разобраться и написать, скажем, рецензию, мне потребуется не меньше недели рабочего времени, что не очень реально.

Если бы его статья была опубликована в научном журнале (а не на чисто религиозном сайте культурно-религиозного центра Маханаим), тогда по крайней мере был бы ясен формат, в котором можно было бы написать ответ.

Вот некоторые моменты, которые можно указать сразу:

1) что касается загадки "зачем кубомедузам сложные глаза", то некоторые ответы есть в заметке Варвары Ведениной на сайте "Элементы": http://elementy.ru/news/430356 .

2) По поводу генов - регуляторов развития у кишечнополостных. Из фактов, обсуждаемых Шерманом, и других (например, палеонтологических, я имею в виду вендскую фауну, почему и Федонкин одобряет все это), действительно следует, что предок кишечнополостных был билатерально-симметричным. Но в серьезных статьях из этого делаются выводы вполне уравновешенные, без привлечения божественного вмешательства.

Например, в отличной статье на эту тему ( http://www.pnas.org/cgi/content/full/103/30/11195  ), на которую ссылается и Шерман, говорится:

It is surprising that such a large number of molecular asymmetries exist in an animal that has so little overt morphological complexity. The observation that many of the orthologs of genes expressed asymmetrically in both deuterostomes and protostomes are also asymmetrically expressed in N. vectensis suggests that the axial properties of N. vectensis could represent features present in the common ancestor of cnidarians and bilaterians. Some of the genes that we have shown to be expressed asymmetrically in N. vectensis (NvGsc, NvBMP5-8) are expressed in radial patterns in radially symmetric hydrozoan cnidarians (36, 71). There is great diversity in the morphological symmetry properties of the Cnidaria. Although some taxa are radially symmetric, many appear bilaterally symmetric or even directionally asymmetric (72). We suggest that the ancestor of cnidarians was originally bilaterally symmetrical, with a clear D-V polarity (along the directive axis) and an anterior-posterior polarity in which the mouth/anus of cnidarians is equivalent to the anterior end of bilaterians (9). Although one might not expect all bilaterian features to be present in an animal derived from a shared ancestor some half a billion years ago, the expression of important developmental regulatory genes suggest that the bilateral bauplan was established earlier in metazoan history than previously thought.

"Билатеральный план строения в истории Метазоа сформировался раньше, чем до сих пор считалось" - это пример взвешенной, не "экстремистской" интерпретации обсуждаемых фактов.

3) То, что Шерман пишет про кембрийский взрыв:

"При этом, в кембрийских слоях... различные типы многоклеточных организмов во множестве "вдруг" появляются сразу, причем в необыкновенном изобилии и разнообразии (так называемый "кембрийский взрыв"). Найденные в этом слое живые организмы имеют такие развитые и сложные физиологические системы, как глаза, жабры и система кровообращения. Наиболее удивительно то, что во время кембрийского взрыва одновременно появляются все существующие сегодня типы многоклеточных животных с громадным разнообразием тканей, органов и систем органов. Необходимо отметить, что появление всего этого разнообразия произошло практически одновременно (в масштабе геологии), а вовсе не на протяжении 50 млн. лет Кембрийского периода, т.к. все эти группы найдены во всем кембрийском слое. "

Это весьма тенденциозная подача материала: здесь очень сильно сгущены краски и много неточностей. На самом деле, тот же Федонкин может подвердить, вполне вероятные предки многих типов животных (моллюсков, членистоногих, возможно и хордовых) обнаруживаются еще в докембрии. "Все эти группы найдены во всем кембрийском слое" - это просто полностью неверное утверждение.

4) Шерман пишет об отсутствии переходных форм между типами, но и это неверно: в среднекембрийских местонахождениях уникальной сохранности (т.н. лагерштадтах) найдены формы, трактуемые как "близкие к общим предкам", например, кольчатых червей, брахиопод и моллюсков (см., например: http://elementy.ru/news/430468 ), и много других странных животных, сочетающих в себе признаки разных типов.

5) О присутствии генов Rag у морского ежа, в оригинальной статье  ( http://www.pnas.org/cgi/content/full/103/10/3728 ) интерпретация, опять же, вовсе не как у Шермана, а ровно противоположная: по мнению авторов, установивших этот факт, это открытие, наоборот, делает более понятной и "типичной" картину эволюции адаптивной иммунной системы: "...the acquisition of jawed vertebrate adaptive immunity has a deeper and more complex history than is generally considered, allowing for a more typical and gradual evolutionary pathway to the jawed vertebrate adaptive immune system. Along with recent findings such as a novel adaptive immune system mediated by lymphocyte-like cells in jawless vertebrates (27), this report presents possibilities for gaining deeper understanding of the emergence of jawed vertebrate adaptive immunity."

Конечно, другие утверждения Шермана могут оказаться более точными и корректными, но, учитывая вышесказанное, я бы не стал принимать все на веру без серьезной проверки.

Всего доброго, еще раз спасибо за интересные материалы!



А. Марков

Оффлайн Комбинатор

  • Участник форума
  • Сообщений: 1455
    • Просмотр профиля
Цитата: "Марков Александр"
Недавно в Москве выступил с докладом биохимик Михаил Шерман из Boston University Medical School. Присутствовавшие на докладе ученые, такие как М.А.Федонкин и Ю.А.Лабас, отнеслись к услышанному вполне серьезно и с большим интересом. Согласно Шерману, данные сравнительной генетики полностью опровергают "дарвинистские" теории происхождения и эволюции многоклеточных животных. Он утверждает, что иначе как внешним вмешательством появление Metazoa с их "универсальным геномом" объяснить никак нельзя.

На мой взгляд, интерпретации у Шермана совершенно экстремистские, но приводимые им факты действительно производят впечатление и требуют объяснений.

Рукопись англ. статьи Шермана - в приложенном файле.
Упрощенное русское изложение - на сайте еврейского культурно-религиозного центра "Маханаим":
http://www.machanaim.org/philosof/nauka-rel/evolution.htm

Какие будут мнения???


Статью на английском не стал читать, мой словарь биологических терминов на английском, увы, невелик...
Что касается статьи на русском, то да, подборка фактов любопытная, хоть и явно достаточно тенденциозная. Кроме фактов, приведённых в Вашем письме к Лабасу, можно ещё отметить неясность с изложением роли гена FoxP2 в формировании зон мозга, ответственных за обучение речи и пению (у человека  и птиц соответственно). В частности, автор пишет "Интересно отметить, что ген FoxP2 имеется не только у человека и птиц, но он был найден и у многих других животных, включая, например, даже таких молчунов, как крокодилы. Однако у поющих птиц и у человека этот ген активно включается в определенной зоне мозга, зоне Бока..". Во  первых, соответствующая зона у человека в отечественных публикациях принято называется зоной Брока. Видимо, автор дважды описался, либо  просто нетрадционно странскриптировал с английского. Во вторых, у птиц, на сколько мне известно, практически отсутствует неокортекс, и, соответственно, не может быть аналогичной "определённой зоны мозга". Что, конечно, не исключает, что некий аналог такой зоны, формируемый под действием гена FoxP2 может существовать где-нибудь в неостратиуме...
Кроме того, если сравнивать размеры геномов различных классов, имея в виду под размером генома класса минимальный набор генов, необходимых для формирования признаков, типичных для данного класса, то есть, размер генома, вида данного класса, имеющий минимальную длину, то достаточно сильная корреляция всё же проявляется (с чем Вы, кажется, тоже согласились). Правда, трактовать этот факт можно двояко - либо все остальные виды набрали себе в геном много лишнего "мусора", либо, наоборот, данный вид освободился от лишнего "мусора", присутствовавшего в геноме его предков, оставив лишь необходимый для данного класса набор генов.  

Что же касается общего впечатления от изложенных фактов, то, на мой взгляд, это может быть косвенным подтверждением существенной роли панспермии в формировании жизни на Земле. Действительно, предположим, что такой путь передачи генного материала действительно достаточно эффективен, хотя бы на относительно коротких по космическим мерках расстояниям (скажем, по линиии Марс-Земля). Тогда можно предположить существование по крайней мере двух волн "заражения" Земли. Первая произошла около 3.5-4 млрд. лет назад, когда на Землю были занесены бактерии и археи, а вторая 600-800 млн. лет назад, когда земная биота была обогащена генами формирования плана строения и формирования отдельных органов многоклеточных (например, путём вирусного заражения?). Это, в некотором смысле, позволит хотя бы частично объяснить загадку внезапного по палеонтологических меркам возникновения одноклеточных  из первичного органического бульона и быстрого появления достаточно развитых многоклеточных (Кембрийский взрыв).
Заранее прошу прощения, если в посте есть какие-нибудь ляпы, я всё же по образованию и месту работы достаточно далёк от биологии и палеонтологии...

P.S.

Всё же прочитал и статью на английском. Она оказалась попроще, чем я ожидал. :)
Мне показалось, что она посерьёзнее, чем публикация Маханаиме. В частности, упоминаются найденные следы докембрийских многоклеточных, рассматривается описываемая у Ведениной аргументация причин специфического строения глаз кубомедуз и т.д.
В общем, действительно интересно. Любопытно, что на эту тему думают молекулярщики, тот же Серегей, например.

Оффлайн plantago

  • Участник форума
  • Сообщений: 671
    • Просмотр профиля
Спасибо за статью!
Кратко опишу свои первые впечатления. Статья производит хорошее впечатление, несмотря на множество опечаток (как я понимаю, они есть и в русской версии, которую я не читал). Свежий взгляд всегда, по-моему полезен. Хотя, конечно, не такой уж он и свежий -- были и преформистские теории эволюции, была и теория рекомбинации Лотси -- вещи, очень близкие к высказанным в статье. Очень приятно, что автор не настаивает на своей трактовке и предлагает критические эксперименты.
К сожалению, в статье много, на мой взгляд, недомолвок и неувязок. Я позволю себе опустить менее важные вещи, укажу на основное:
1) Если универсальный геном существовал (скажем, в докембрии), то из этого совершенно не следует взрывообразное появление типов в кембрии. Ведь появление типа, по Шерману, это просто включение комбинации некоторых заранее заданных программ развития. Почему таких включений было много и сразу, остается непонятным.
2) Значительно более фундаментально то, что автор уверен в однозначном соответствии генотип--фенотип. Я думаю, это серьезное упрощение ситуации. Ведь прямо из текста автора следует, например, что эволюция типов состояла во включении/выключении программ. Вопрос: эти процессы регулировались генотипом? Если да, то эволюция все равно шла, только на другом уровне; если нет, то как объяснить саму возможность построения генных филогенетических "деревьев", на которых удается разместить разные типы животных, причем вполне логичным образом? И кто мешает предположить, что множественные "бесполезные" гены -- это паралоги, имеющие одну и ту же функцию у более древних организмов? И наконец, нельзя исключить возможность подстраивания генотипа под фенотип (в духе Раутиана и эпигенетиков), причем подстраивание параллельное, в связи с внутренними закономерностями работы данной группы генов.
3) Наконец, автор (нарочно?) обходит молчанием вопрос о появлении универсального генома. Логическим продолжением его идеи будет, например, что этот геном существовал изначально, а все растения, протисты и бактерии произошли путем его редукции и/или экзотических перестроек (а животные -- путем менее экзотических перестроек). Можно даже и пример подобрать в лице миксозой, которые, будучи близки к кишечнополостным, упростились настолько, что потеряли саму многоклеточность. Другого внутринаучного объяснения я не вижу, все остальное (скажем, искусственное происхождение универсального генома) выводит нас за грань науки.
Но различия в размере геномов протистов и животных, с одной стороны, и сходства генного набора у разных животных, с другой, надо как-то объяснять. Можно сослаться на недостаток знаний. И правда, геном динофлагеллят _в сотни раз_ больше геномов животных, может, секвенирование найдет там больше генов? Тогда отпадет один из главных аргументов. Вообще, из грибов секвенированы только дрожжи, про которые известно, что у них минимальный геном, из других протистов -- паразиты и одноклеточные водоросли с редуцированным геномом (типа празиновых). Ни ламинария, ни туфелька (хотя тетрахимену сейчас активно секвенируют), ни фораминиферы с радиоляриями, даже эвглена и вольвокс -- никто пока не отсеквенирован. А у вольвокса, кстати, размер генома как у дрозофилы.
Почему не назван Arabidopsis с его 27029 генов? Что, было два универсальных генома? Автор пишет о том, что ограничивается многоклеточными животными. Но это не так -- он же привлекает данные о размере геномов за пределами этой группы! А кроме того, у близких к животным опистоконт (хоанофлагеллят, например) _найдены гены межклеточных взаимодействий_. А у плаунов -- гены регуляции развития цветка! (Могу дать ссылки). Так что феномен "универсального генома" гораздо шире, и, скорее всего, гораздо сложнее.
Сходства генного набора можно объяснить исходной полимеризацией генома, как это уже практически выяснено для цветковых растений ( http://www.genome.org/cgi/content/abstract/16/6/738 ). Может быть, вообще все крупные группы начинали с таких дупликаций.
И горизонтального переноса тоже никто не отменял.
С уважением,
plantago

Оффлайн Комбинатор

  • Участник форума
  • Сообщений: 1455
    • Просмотр профиля
Цитата: "plantago"
А кроме того, у близких к животным опистоконт (хоанофлагеллят, например) _найдены гены межклеточных взаимодействий_. А у плаунов -- гены регуляции развития цветка! (Могу дать ссылки). Так что феномен "универсального генома" гораздо шире, и, скорее всего, гораздо сложнее.
Сходства генного набора можно объяснить исходной полимеризацией генома, как это уже практически выяснено для цветковых растений ( http://www.genome.org/cgi/content/abstract/16/6/738 ). Может быть, вообще все крупные группы начинали с таких дупликаций.
И горизонтального переноса тоже никто не отменял.


Любопытно, выходит, что  у растений тоже примерно такая же ситуация (один факт локализации генов регуляции развития цветка у плаунов чего стоит!). Похоже, что объяснений столь многочисленным фактам может быть только два. Либо горизонтальный перенос генов у эвкариот распространён гораздо шире, чем мы предпологаем, либо, действительно,  где-то незадолго перед кембрием генофонд земной биоты был существенно обогащён за счёт генов многоклеточных организмов...

Оффлайн plantago

  • Участник форума
  • Сообщений: 671
    • Просмотр профиля
Почему два? Вот, например, анцестральная дупликация генома. Возникают паралоги, сначала у них функция #1, потом появляются функции #2 и #3, потом мы секвенируем геном и "устанавливаем", что данное семейство завязано на функцию #3, в то время как данное генное семейство связано с этой функцией не жестко. Вот так и объясняется ситуация с плаунами: MADS-гены сначала имели некую функцию, связанную с образованием спор, затем специализировались -- и у семенных стали отвечать за цветок, а у плаунов -- за колосок. Вот и ссылка, кстати: http://www.blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1046/j.1469-8137.2002.00392.x
С уважением,
plantago

Оффлайн Комбинатор

  • Участник форума
  • Сообщений: 1455
    • Просмотр профиля
Цитата: "plantago"
Почему два? Вот, например, анцестральная дупликация генома. Возникают паралоги, сначала у них функция #1, потом появляются функции #2 и #3, потом мы секвенируем геном и "устанавливаем", что данное семейство завязано на функцию #3, в то время как данное генное семейство связано с этой функцией не жестко. Вот так и объясняется ситуация с плаунами: MADS-гены сначала имели некую функцию, связанную с образованием спор, затем специализировались -- и у семенных стали отвечать за цветок, а у плаунов -- за колосок. Вот и ссылка, кстати: http://www.blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1046/j.1469-8137.2002.00392.x


Такое объяснение в статье тоже рассматривается, но декларируется, что подобные случаи весьма редки, и являются, скорее, исключением из правил. На сколько это близко к истине, судить не бурусь. Я лично читал, наверное, о 5-6 выявленных случаев смены функций генами...
Вообще, наверное, было бы весьма любопытно создать что-то типа базы данных по генам, в которой перечислялись бы виды, у которых выявлен данный ген, и его функция(ии), если, конечно, она известна. Анализ данной базы мог бы дать ответы на очень многие вопросы. Тем более, что по мере секвестирования геномов всё новых и новых видов она бы быстро пополнялась...

Оффлайн plantago

  • Участник форума
  • Сообщений: 671
    • Просмотр профиля
Буквально только что в "Genome Biology"  вышла статья (Huerta-Cepas et al., 2007), в которой среди прочего анализируется уровень анцестральных дупликаций в линии, ведущей к человеку. Обратите внимание на рисунок 3. Статью не прикрепляю, поскольку она в открытом доступе -- http://genomebiology.com/2007/8/6/R109
С уважением,
plantago

DNAoidea

  • Гость
не понятно почему автор уделяет столь пристальное внимание Кишечнополостным, утверждая, что они наиболее приметивные многоклеточные. До сих пор это место отводилось Трихоплаксу. Не ясноы его утверждения, почему теория эволюции не может объяснить наличае столь сложной имунной системы у морского ежа - ведь нет никакой связью, между числом компонент имунной и нервной системы. На счёт глаз меузы, к сожалению, деталей не знаю, поэтому не могу комментировать.
По-моему, идеи автора - сильное желание придумать "новую эволюцию" (или не эволюцию), при сильном отсутвии действительно оригинальных научных идей...

Оффлайн Inry

  • Участник форума
  • Сообщений: 566
    • Просмотр профиля
Что-то создалось у меня впечатление, что это - тот же Белов, но от биохимии. Преформизм какой-то.

Оффлайн plantago

  • Участник форума
  • Сообщений: 671
    • Просмотр профиля
1) Статья Шермана будет опубликована в "Cell Cycle" -- http://www.landesbioscience.com/journals/cc/article/4557

2) Еще одна статья на тему (на самом деле их весьма много, куда больше, чем цитирует Шерман) -- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=16843587

В общем, все чудесатее и чудесатее.
С уважением,
plantago

Оффлайн e-note

  • Участник форума
  • Сообщений: 405
    • Просмотр профиля
Цитировать
В общем, все чудесатее и чудесатее.

а что чудесато-то?

Оффлайн Игорь Антонов

  • Участник форума
  • Сообщений: 2829
    • Просмотр профиля
Кстати, "модель Шермана" за двадцать лет до самого Шермана выдвинул наш Л.И.Корочкин.
Вот что пишет о ней Назаров в книге "Учение о макроэволюции" (1991):

"Л. И. Корочкин [1985], проанализировав большой литературный материал, пришел к заключению, что в пределах эукариот не обнаруживается какой-либо четкой закономерности в направлении изменений размеров генома в ходе эволюции (фактически в пределах каждого крупного таксона этот показатель обнаруживает большой разброс), а в классе рыб происходило даже уменьшение количества ДНК. Нет такой закономерности и в изменениях структуры генома...

Гипотеза  Корочкина предполагает, что эволюция осуществляется через смену программ индивидуального развития, преформированных в геноме… Несколько вариантов морфогенеза, возможные в рамках данного молекулярного "архетипа", реализуются по мере устранения из генетического материала каких-то "тормозящих" элементов."

DNAoidea

  • Гость
А какая связь между размером генома, и морфологической эволюцией? Ну и что с того геном сокращался? Ну я понимаю, в 1985 году ещё не было известно это настолько чётко понято как сейчас, так что Крочкин, мир праху его, мог искренне заблуждаться или что-то в этом роде, но вот ныне-то почему такие идеи появляются? Ведь ворох фактов говорит о том. что не только размер генома ничего не говорит о качестве организма, но даже, хоть и в меньшей степени, число генов, которыми организм обладает - у риса геном больше всех, у а учеловека и инфузории равно - просто фишка эволюции эукариот в другом - паттернах экспрессии и алиьтернативном сплайсинге...

Оффлайн Игорь Антонов

  • Участник форума
  • Сообщений: 2829
    • Просмотр профиля
Цитата: "DNAoidea"
А какая связь между размером генома, и морфологической эволюцией? Ну и что с того геном сокращался?
...Крочкин, мир праху его, мог искренне заблуждаться...
...просто фишка эволюции эукариот в другом - паттернах экспрессии и алиьтернативном сплайсинге...

DNAoidea, удивительный же Вы человек!
Пишете то же самое, что утверждал Корочкин, но при этом Корочкина свысока по плечу похлопываете и "поправляете".

Помните ту историю?..

"-Ты на рыбалку идёшь?
-Нет, что ты, я на рыбалку иду!"