Постепенная эволюция сложных структур и функций

[Юрич]

Постепенная эволюция сложных структур и функций
(Из книги М. Ичаса "О природе живого: механизмы и смысл")

Все сказанное выше очень ясно и понятно, если изменения какого-то адаптивного признака — результат единичной мутации: случившись, она попадает под действие отбора. Однако против таких представлений может быть выдвинуто одно возражение, которое на первый взгляд кажется весьма серьезным. Оно связано с вероятностью, или, точнее, невероятностью некоторых событий. Для примера рассмотрим эволюцию глаза человека или осьминога.

Вероятность одновременного возникновения ряда мутаций, приводящих, например, к образованию сетчатки (слоя светочувствительных клеток), хрусталика и т. д., ничтожно мала. Представить себе, что такие одновременные изменения могут произойти в результате случайных мутаций — это все равно, что бросить в коробочку полный набор часовых деталей, встряхнуть их и ожидать, что они сами сложатся в целые часы. Но если мутации происходят не одновременно и в результате будет не хватать хотя бы одного компонента глаза, то такой глаз окажется бесполезным и отбор по всем прочим мутациям будет невозможен.

Это возражение абсолютно верно, однако заметим, что вероятности определяются условиями игры. Предположим, вы бросаете сто костей в надежде, что выпадут все шестерки. Вероятность получить такую комбинацию в одном броске равна (1/6) в степени 100 — она настолько мала, что о ней не стоит и говорить. В чем-то эта игра похожа на появление глаз у человека или осьминога в результате множества одновременных мутаций. Предположим, однако, что у игры другие правила. Вы бросаете сразу сто костей, отбираете выпавшие шестерки, а остальные кости потом бросаете снова. Тогда из ста костей вы можете ожидать 17 шестерок в первом броске, 14 — в следующем (из оставшихся 83) и так далее. После нескольких бросков все кости на столе будут шестерками. Причина столь быстрого успеха заключается в новых правилах, позволяющих сохранять каждый достигнутый успех и двигаться далее. Именно такие правила действуют в биологической игре в тех случаях, когда частичный успех, т. е. пока еще несовершенная структура, уже приносит какую-то пользу — делает что-нибудь немного лучше, чем прежняя, и поэтому подхватывается отбором. При этом конечная цель достигается путем последовательных приближений.

На рис. 3-3 представлены разные типы устройства глаз, поясняющие этот принцип. [К сожалению, нет возможности разместить рисунок.]

====
Рис. 3-3. Четыре стадии эволюции глаза. 1. Одиночная светочувстви¬тельная клетка на поверхности тела. 2. Группа таких клеток: начало образования глазной чаши. 3. Глаз морского червя, напоминающий камеру-обскуру. 4. Камерный глаз. Хотя на каждой стадии глаз устроен несколько проще, чем на последующей, он способен функционировать и полезен.
====

Вначале показан простой детектор света, появление которого объяснить несложно, поскольку все живое в той или иной степени чувствительно к свету. На следующем этапе появляется слой темного пигмента, прикрывающий светочувствительные клетки с одной стороны. Теперь организм может приблизительно определить, откуда падает свет. Далее светочувствительные клетки впячиваются внутрь, образуя чашеобразный орган с небольшим входным отверстием, и на слое этих клеток (сетчатке), как в камере обскуре, может формироваться грубое изображение. Затем, кожные клетки над такой чашей могут утолщаться — из них образуется хрусталик, и мы получаем настоящий глаз. Он способен совершенствоваться разными способами: например, в нем может появиться радужная оболочка, регулирующая величину входного отверстия, мышцы для фокусировки изображения путем изменения формы хрусталика или его положения и многое другое.

Таким образом, сложные структуры могут создаваться в результате естественного отбора, если в принципе их можно получить путем постепенного усложнения так, чтобы каждый новый этап давал какое-то дополнительное преимущество. Поскольку естественный отбор не обладает даром предвидения, он никогда не может способствовать появлению некой промежуточной структуры, не доставляющей сразу же определенной выгоды, даже если бы эта структура и могла оказаться полезной в отдаленном будущем.

Некоторые адаптации весьма совершенны, и кажется, что их создание было бы невозможно без предвидения и изобретательности; поэтому многим трудно поверить, что это произошло путем простого накопления отдельных сдвигов к лучшему. Ведь во многих случаях мы не можем продемонстрировать всю цепь промежуточных этапов процесса, как в случае эволюции глаза.

[Игорь Антонов]

Постепенная эволюция сложных структур и функций

...Некоторые адаптации весьма совершенны, и кажется, что их создание было бы невозможно без предвидения и изобретательности; поэтому многим трудно поверить, что это произошло путем простого накопления отдельных сдвигов к лучшему. Ведь во многих случаях мы не можем продемонстрировать всю цепь промежуточных этапов процесса, как в случае эволюции глаза.

Юрич, в соседней ветке продемонстрировали подобным образом как рак путем простого накопления отдельных сдвигов превращался в муху - лишние ножки отсохли и остались лишь сущие мелочи.
А если серьёзно, то эта заезженная  сказка про случайную эволюцию глаза  действует только на тех, кто очень, очень хочет в неё верить.
Где продемонстрировано, что любое из структурных изменений в строении глаза, можно получить в  результате случайных мутаций? Нигде! Только лишь повторены множество  раз заклинания, что это очень просто. Так хватит  предлагать нам откровенную лажу под видом научной теории.

Вы попробуйте доказать научными методами, что перечисленые этапы эволюции глаза реализуемы путём накопления последствий случайных мутаций и не требуют на каждом шаге  комплексной системной реорганизации:

Например, методами генной инженерии превратите простыми модификациями генома слабый глаз в более совершенный.
Или популяции особей с  малоразвитым глазом устройте в условиях действия мутагенных факторов жёсткий отбор на зрячесть и покажите появление прогрессивных структурных изменений в строении глаза.
Слабо?

Но, видимо, в такой момент наступает время следующей заезженной пластинки из репертуара младшей группы детского сада:  "У эволюции в запасе миллиарды лет!.."

[mastax]

>Юрич, в соседней ветке продемонстрировали подобным образом как рак путем простого накопления отдельных сдвигов превращался в муху - лишние ножки отсохли и остались лишь сущие мелочи.

А вы приведите хоть одну нынеживущую переходную форму между раком и мухой? То, о чем пишет Юрич – реальные промежуточные состояния, реальные глаза. С глазами все как раз не так сложно и безнадежно

[Игорь Антонов]

А вы приведите хоть одну нынеживущую переходную форму между раком и мухой? То, о чем пишет Юрич – реальные промежуточные состояния, реальные глаза. С глазами все как раз не так сложно и безнадежно

mastax, Юрич не пишет, Юрич цитирует Ичаса.

Обсуждаемая проблема не решается  констатацией существования глаз разной сложности и  их эволюционной преемственности. Эволюция глаза,   как и эволюция любых иных систем, естественно  была сопряжена с его постепенным усложнением. Вопрос стоит о реальных механизмах конструктивного усложнения функциональных структур.

[Игорь Антонов]

Кстати, именно эволюцию ракообразных изучает дбн В.Я.Павлов, который пишет об СТЭ:

"Судя по всему, и в начале двадцать первого века нам предстоит молиться в этом храме. Надеюсь, однако, что недолго. Недолго потому, что, с моей точки зрения, здание храма построено на зыбком фундаменте ведущей роли мутаций и естественного отбора в происхождении и эволюции всего живого."

[Юрич]

Где продемонстрировано, что любое из структурных изменений в строении глаза, можно получить в  результате случайных мутаций?

А в результате _направленных_ можно?.. Если тоже нельзя, тогда как можно?..
Если можно, то тогда и "перебором" ненаправленных тоже можно. Я могу _знать_, какая дверь из пяти не заперта, а могу каждую проверить и найти выход, разве нет?..

Вы попробуйте доказать научными методами, что перечисленые этапы эволюции глаза реализуемы путём накопления последствий случайных мутаций и не требуют на каждом шаге  комплексной системной реорганизации:

А почему кто-то должен доказывать негативные постулаты ("не требуют")? Типа докажите, что барабашки не существует. Нет, батенька. Это вы должны доказать, что на "каждом шаге требуется комплексная системная реорганизация".

Например, методами генной инженерии превратите простыми модификациями генома слабый глаз в более совершенный.

Ну, я не настолько в курсе последних достижений генетики. Но вы полагаете, это в принципе невозможно?.. Я всегда считал, что устройство глаза имеет генетическую основу, которую научными методами можно преобразовывать.

Но, видимо, в такой момент наступает время следующей заезженной пластинки из репертуара младшей группы детского сада:  "У эволюции в запасе миллиарды лет!.."

ОК. Не было миллиардов лет. Конечно же, их не было. Кто-то думает, что было всего шесть тысяч лет. Кто-то - что все преобразующие мутации были спроектированы разумом "чего-то там в клетке". Интересно, какую вы пластинку поставите в младшей группе, так чтоб дети, извините, не полопались от смеху?..

=======

Еще об эволюции глаза:

"Все предполагаемые стадии эволюции глаза человека мы можем обнаружить среди ныне живущих животных. Эволюция глаза шла разными путями в разных типах животных. Благодаря естественному отбору независимо возникло множество разных форм глаза, и человеческий глаз – только один из них, причем не самый совершенный.

Если мы внимательно рассмотрим конструкцию глаза человека и других позвоночных животных, мы обнаружим целый ряд странных несообразностей. Когда свет попадает в глаз человека он проходит через хрусталик и попадает на светочувствительные клетки сетчатки. Свет вынужден пробиваться через густую сеть капилляров и нейронов, чтобы попасть на фоторецепторный слой. Как это ни удивительно, но нервные окончания подходят к светочувствительным клеткам не сзади, а спереди! Более того, нервные окончания собираются в оптический нерв, который отходит от центра сетчатки, и создает тем самым слепое пятно. Чтобы компенсировать затенение радужной оболочки нейронами и капиллярами и избавится от слепого пятна, наш глаз постоянно движется, посылая в мозг серию разных проекций одного и того же изображения. Наш мозг производит сложнейшие операции, складывая эти изображения, вычитая тени, и вычисляя реальную картину. Всех этих сложностей можно было бы избежать, если бы нервные окончания подходили к нейронам не спереди, а сзади как, например, у осьминога.

Само несовершенство глаза позвоночных проливает свет на механизмы эволюции путем естественного отбора. Мы уже не раз говорили о том, что отбор всегда действует «здесь и сейчас». Он сортирует разные варианты уже существующих структур, выбирая и слагая вместе лучшие из них: лучшие «здесь и сейчас», безотносительно к тому, во что эти структуры могут превратиться в далеком будущем. Поэтому ключ к объяснению и совершенств и несовершенств современных структур следует искать в прошлом. Ученые считают, что все современные позвоночные произошли от животных подобных ланцетнику. У ланцетника светочувствительные нейроны располагаются на переднем конце нервной трубки. Перед ними расположены нервные и пигментные клетки, которые прикрывают фоторецепторы от света попадающего спереди. Ланцетник принимает световые сигналы, приходящие с боков его прозрачного тела. Можно думать, что у общего предка позвоночных глаз был устроен сходным образом. Затем эта плоская структура стала преобразовываться в глазной бокал. Передняя часть нервной трубки впячивалась внутрь, и нейроны, находившиеся впереди рецепторных клеток, оказались поверх них. Процесс развития глаза у эмбрионов современных позвоночных в известном смысле воспроизводит последовательность событий, происходивших в далеком прошлом.

Эволюция не создает новых конструкций «с чистого листа», она меняет (часто неузнаваемо меняет) старые конструкции, так чтобы каждый этап этих изменений был приспособительным. Любое изменение должно повышать приспособленность его носителей или, хотя бы, не снижать ее. Эта особенность эволюции ведет к неуклонному совершенствованию различных структур. Она же является причиной несовершенства многих адаптаций, странных несообразностей в строении живых организмов".

http://evolution2.narod.ru/evo16.htm
=========

Что же это "интеллект протоплазмы" так облажался?.. Слепое пятно, понимаешь, допустил. У предков глаз схалявничал. Поленился, видать, продумать "комплексную системную реорганизацию"...

[Игорь Антонов]

Где продемонстрировано, что любое из структурных изменений в строении глаза, можно получить в  результате случайных мутаций?

А в результате _направленных_ можно?.. Если тоже нельзя, тогда как можно?..
Если можно, то тогда и "перебором" ненаправленных тоже можно. Я могу _знать_, какая дверь из пяти не заперта, а могу каждую проверить и найти выход, разве нет?..

Да, в результате направленных можно.
Что касается перебора ненаправленых, то даже в примитивных технических приложениях он  уже не катит в силу гиперастрономического пространства состояний.

Вы попробуйте доказать научными методами, что перечисленые этапы эволюции глаза реализуемы путём накопления последствий случайных мутаций и не требуют на каждом шаге  комплексной системной реорганизации:

А почему кто-то должен доказывать негативные постулаты ("не требуют")? Типа докажите, что барабашки не существует. Нет, батенька. Это вы должны доказать, что на "каждом шаге требуется комплексная системная реорганизация".

Это доказывает совокупность наблюдаемых нами эмпирических данных и выводимые из них общие закономерности - энтропийность случайных мутаций и целевая детерминация организованных систем, происхождение которых нам известно.  Соответствующая системная аксиоматика сформулирована, в частности, в работах П.К.Анохина.

Предметом теории может быть лишь явление закономерное. Случайное конструктивное усложнение и без того сложной системы - явление противоестественное, не находящее оснований ни в эмпирических данных, ни в общих закономерностях.  

Например, методами генной инженерии превратите простыми модификациями генома слабый глаз в более совершенный.

Ну, я не настолько в курсе последних достижений генетики. Но вы полагаете, это в принципе невозможно?.. Я всегда считал, что устройство глаза имеет генетическую основу, которую научными методами можно преобразовывать.

В результате точечных и хаотичных вмешательств - да, думаю невозможно. Основания упомянуты выше.

...Что же это "интеллект протоплазмы" так облажался?.. Слепое пятно, понимаешь, допустил. У предков глаз схалявничал. Поленился, видать, продумать "комплексную системную реорганизацию"...

Вам это слепое пятно мешает? Вы думаете, нейрохирурги ваш глаз смогут  конструктивно улучшить? Сначала придумайте человеческим разумом нечто адекватное по системной сложности биоконструкциям, а  затем уже поправляйте "интеллект протоплазмы". Как там сказано у Пушкина - "Суди не выше сапога..."

[Юрич]

Вам это слепое пятно мешает? Вы думаете, нейрохирурги ваш глаз смогут  конструктивно улучшить? Сначала придумайте человеческим разумом нечто адекватное по системной сложности биоконструкциям, а  затем уже поправляйте "интеллект протоплазмы".

Мне оно не мешает. Но это не значит, что наш зрительный не мог быть в принципе устроен оптимальнее, если б конструкция действительно продумывалась (и если уж "супермысль протоплазмы" вообще дошла до такого). Нейрохирурги на данном этапе развития нейрохирургии конечно вряд ли его улучшат, в будущем - вполне возможно. "Интеллект протоплазмы" я не поправляю, т.к. считаю, что он мифичен, вот результаты "естественного отбора" иногда поправить не помешает.

[mastax]

Самое забавное, что я здесь только под этим ником был. С кем меня этот тип спутал – не знаю! Помню на Бесте одна дама была уверена, что я и Вальжан – один и тот же человек. И уже собралась ехать ко мне, Алоеву, во Владимирскую область...

А многие здесь под двумя Никами?

>Обсуждаемая проблема не решается констатацией существования глаз разной сложности и их эволюционной преемственности. Эволюция глаза, как и эволюция любых иных систем, естественно была сопряжена с его постепенным усложнением. Вопрос стоит о реальных механизмах конструктивного усложнения функциональных структур.

Усложнение глаза как раз обычный морфопроцесс – не вижу препятствий для естественного отбора. Другой дело – возникновение сложного механизма фоторецепции. Здесь есть много интересного: все фоторецепторы животных "связаны" с одними и теми же генами, т.е. гомологичны. Если эти гены будут выявлены у одноклеточных форм с "глазками", то тогда это будет очень забавно.

[Сергей]

в соседней ветке продемонстрировали подобным образом как рак путем простого накопления отдельных сдвигов превращался в муху - лишние ножки отсохли и остались лишь сущие мелочи.

Именно благодаря таким мелочам, как дупликация генов типа Нох, с последующими мутациями, и у Вас, Игорь, теперь не два десятка ног. И в статьях

http://travel.kotomsk.ru/gro/fly/fly.html

как раз об этом и говорится. Я, конечно, понимаю, что разбираться во всём этом скучно, вас бы больше устроило, если бы в ДНК 'Отче наш' прочитали, но увы...

[Юрич]

Игорь, вопрос поставлен конкретно. Почему зрение человека имеет подобный недостаток ("слепое пятно") в сравнении со зрением осьминога? Общепринятая теория эволюции дает этому четкое рациональное объяснение, которое приведено по указанной ссылке. Ваш взгляд на эволюцию не позволяет дать никакого ответа. В самом деле, совершенно непонятно, что могло помешать "разуму протоплазмы" применить более оптимальное решение в процессе структурной комплексной реорганизации глазной системы "под человека" или "под приматов".

Hint: Единственный вариант, который я здесь вижу if I were you – постараться показать, что упомянутый недостаток – на самом деле не недостаток, а "конструктивная неизбежность" или что-нибудь в этом роде. Я попытался поискать что-нибудь на эту тему, и кое-что нашел. Правда, пишет креационист (что само по себе огромный минус), но он ссылается на офтальмолога:

"Если кто и разбирается в устройстве глаза, так это офтальмолог доктор Джордж Маршалл (George Marshall), которому принадлежит высказывание: «Мысль о том, что глазные нервы будто бы подсоединены не с того конца, проистекает из невежества в вопросах анатомии и функций глаза»."
И далее... http://www.answersingenesis.org/Russian/bad_science.asp

В общем, во всем этом надо быть специалистом.

[Игорь Антонов]

Игорь, вопрос поставлен конкретно. Почему зрение человека имеет подобный недостаток ("слепое пятно") в сравнении со зрением осьминога? Общепринятая теория эволюции дает этому четкое рациональное объяснение, которое приведено по указанной ссылке. Ваш взгляд на эволюцию не позволяет дать никакого ответа. В самом деле, совершенно непонятно, что могло помешать "разуму протоплазмы" применить более оптимальное решение в процессе структурной комплексной реорганизации глазной системы "под человека" или "под приматов".

Юрич, даже если способ подсоединения глазных нервов "бага, а не фича", ,  я вам дал на конкретный вопрос конкретный ответ: это так именно потому, что гипотетический разум протоплазмы является фрактальным подобием разума человека, потому, что он не Абсолют, потому, что как глаз человека имеет недостаток по сравнению с глазом осьминога, так и Windows человека имеет недостатки по сравнению с другими, не столь преуспевшими в отборе и эволюции операционными системами. Как и творчество  природы, так и творчество человека канализируется прототипами вновь создаваемых систем и ранее принятыми решениями. Неидеальность, неоптимальность, неабсолютность - это всеобщие, универсальные  атрибуты интеллектуального  процесса вообще  - вот конкретный  ответ на ваш конкретный вопрос.

[Tinkoff]

Игорь, вопрос поставлен конкретно. Почему зрение человека имеет подобный недостаток ("слепое пятно") в сравнении со зрением осьминога? Общепринятая теория эволюции дает этому четкое рациональное объяснение, которое приведено по указанной ссылке. Ваш взгляд на эволюцию не позволяет дать никакого ответа. В самом деле, совершенно непонятно, что могло помешать "разуму протоплазмы" применить более оптимальное решение в процессе структурной комплексной реорганизации глазной системы "под человека" или "под приматов".

Юрич, даже если способ подсоединения глазных нервов "бага, а не фича", ,  я вам дал на конкретный вопрос конкретный ответ: это так именно потому, что гипотетический разум протоплазмы является фрактальным подобием разума человека, потому, что он не Абсолют, потому, что как глаз человека имеет недостаток по сравнению с глазом осьминога, так и Windows человека имеет недостатки по сравнению с другими, не столь преуспевшими в отборе и эволюции операционными системами. Как и творчество  природы, так и творчество человека канализируется прототипами вновь создаваемых систем и ранее принятыми решениями. Неидеальность, неоптимальность, неабсолютность - это всеобщие, универсальные  атрибуты интеллектуального  процесса вообще  - вот конкретный  ответ на ваш конкретный вопрос.

Казалось бы очевидная вещь что и человеческий разум совершает ошибки.
Нет, вы ответьте почему мир несовершенен.
А потому что любой разум человеческий и любой другой имеет границы,а так же сама постановка задачи может определять степень необходимого совершенства то или иного изделия.

Но, опять же двойной стандарт.
Если у Отбора получился орган любого совершенства,то да легко.
Не получилось?Ну, тогда тоже понятно.
Нет изменений длительное время,ничего удивительного это тоже доказвает эволюцию, есть тем более доказывает.

Отбором можно объяснить всё ,а фактически ничего.
Но, такой отбор по сути является капризным божком.

[mastax]

Возможно эта картинка будет интересна: разные типы глаз у моллюсков

[В. Седов]

Я вообще-то первый раз про это слышу, но получается, что глаз млекопитающего не гомологичен глазу моллюска. Надо же, моллюск убогий, ничтожество, а туда же норовит посмотреть. Но, пожалуй, такая настойчивость, вызывает уважение, ведь ему природа глаз не дала, так он свои создал, параллельные. А значит, получается, что млекопитающие и такие вот моллюски разошлись эволюционно раньше того, как у них глаза появились. Странно это – как же их общий предок слепой ползал что-ли?
Так может ещё у кого-нибудь существа есть орган зрения, негомологичный этим двум.
А может эволюции вовсе нет, тогда и спор наш непонятный.