Доказательства эволюции

[Николай]

Кто сказал, что тычок был один? Кто сказал, что удачный вариант - только один, а не один-из-возможных?

http://bookz.ru/authors/golubovskii-md/golubovsk01/page-17-golubovsk01.html

В следующей серии опытов Б. Холл взял уже двойных ауксотрофных по триптофану мутантов, несущих одновременно мутации в генах trpA и trpB, и вновь поместил бактерии на среду, лишенную триптофана. Выжить могли только особи, у которых одновременно возникли реверсии в двух триптофановых генах. И такие особи возникали с частотой в 100 миллионов раз выше, чем ожидалось при простом вероятностном совпадении мутаций в двух генах. Б. Холл предпочел называть этот феномен не "направленные", но "адаптивные мутации". Затем он показал, что адаптивные мутации возникают и у дрожжей, т. е. у эукариот (Hall, 1990; 1991; 1992).

Большое спасибо. Но только какова была в итоге вероятность? Неужели 1/1?  

[Питер]

Понимаете  ли,  каждая    бактерия   не  понимает, что  она  жертвует  собой  из альтруистических  целей.

А ей и не надо понимать. Первая же мутация, которая выведет из строя ген, запускающий у данной бактерии процесс самоубийства, приведет к тому, что именно эта копия генома (с неработающим геном "альтруизма") размножится в данной популяции. А в следующем поколении - еще сильней размножится, а в следующей - еще сильней. Т.е. эта мутация настолько выгодна (особи!), что никакими "выгодами всей колонии" её не перевесить. Если не согласны, приведите соответствующую модель (выгодности самопожертвования).
Что может быть более вредным признаком для особи (с точки зрения естественного отбора), чем запрограммированное самоубийство самой этой особи?

Лимфоциты. Так  я  и  не  спорю с  тем,  что   в определенной  области  генома     происходит  гипермутагенез.  Но каждая  из  мутаций (при  общей  повышенной  частоте) случайна.

Ну так и я не спорю с тем, что каждая из конкретных мутаций случайна.
Я лишь говорю, что сам гипермутагенез в данном случае имеет конкретную цель - подобрать правильный (работающий) вариант антитела. Т.е. наличие механизма направленного (имеющего цель) мутагенеза - налицо.
Так почему бы не предположить наличие некоего механизма, подобного этому, у бактерий? Например, допустим, колония бактерий попала в какой-то дискомфорт и примерно чувствует, что с ней не так - т.е. по какому примерно гену (или группе генов) нужно "лупить" гипермутагенезом. Ну и начинает лупить.
Разве результаты опытов Холла не говорят о существовании именно чего-то подобного?
По поводу того, что "всё это слишком сложно для бактерии" - могу возразить "есть много, друг Горацио, на свете, что и не снилось нашим мудрецам" - еще недавно специалисты вообще понятия не имели о существовании у бактерий каких либо "генетических программ" в принципе.

То  есть  цель   -  обеспечение  антителогенеза ?  Но  эта   цель  достигается в  первую  очередь  тем,   что  организм  сформировал  иммунную  систему. Что  существует  масса     механизмов  презентации  антигена. И  так  далее   -  и  только  на    определенном  этапе в  определенном  типе  клеток   запускается  механизм  гипермутирования   маленькго   участка  генома.  И  т.д.  и  т.п.  И  одно  из   звеньев  системы  -  конкретный  механизм   мутагенеза.  Все   это   -  уровень  организма.
А  теперь  перейдем к   конкретному   В  лимфоциту. Отдельной   клетке,  которой  презентирован  антиген.  Возникает  ли   СРАЗУ   за  счет    процесса  гипермутирования   оптимальное  АТ  -  учитывающее   особенности  структуры  именно   этого  антигена ?  Или  образуется  спектр  АТ   за  счет  разных  случайных  мутаций ?
Кстати,  у  бактерий  есть  механизмы     активации   мутагенеза    -  например,  система SOS   репарации.  Но  она  не  специфична  и   бьеит  по   всему  геному.  

[Imperor]

Ничего подобного, если самоубийственный ген срабатывает только в определённых обстоятельствах.

Ок. Опишите конкретно эти обстоятельства (т.е. предложите "модель самопожертвования"). И её обсудим.
А то пока анекдот получается. Сама суть теории естественного отбора - преимущественное размножение особей с теми признаками, которые полезны для выживания (этих особей). У Вас же получается, что признаки, делающие размножаемость некоторой особи нулевой (в результате самоубийства данной особи)... полезны для выживания этой особи 

[Николай]

Ок. Опишите конкретно эти обстоятельства (т.е. предложите "модель самопожертвования"). И её обсудим.
А то пока анекдот получается. Сама суть теории естественного отбора - преимущественное размножение особей с теми признаками, которые полезны для выживания (этих особей). У Вас же получается, что признаки, делающие размножаемость некоторой особи нулевой (в результате самоубийства данной особи)... полезны для выживания этой особи  

Неправда!   Я не это говорил.  Я говорил, что самоубийственная стратегия отдельной особи способствует сохранению и умножению какого-то гена или комплекса генов в популяции в целом. О выживании особи-самоубийцы я не сказал ни слова.

Например, есть у бактерий в некоей популяции есть ген, который в обычном состоянии себя не проявляет. Но в определённых обстоятельствах способен толкнуть бактерию на самоубийство.
Это не значит, что прям все бактерии с этим геном сразу бросаются грудью на амбразуры.  Это может быть спонтанное срабатывание примерно у 10% обладательниц этого гена. Но эти 10% погибают с большой пользой для остальных. А значит при прочих равных популяции, в которых есть такой ген, будут в целом успешнее тех, где его нет, и данный ген будет приумножен.

И учтите, я художник, а не микробиолог. У меня нет пробирок с ощутимыми примерами. Это просто моё понимание того, что я читал в статьях, на которые ссылаетесь и Вы. Просто мне сдаётся, что мы сильно по-разному поняли прочитанное. Или кто-то из нас чего-то не понял вовсе.

[Imperor]

То  есть  цель   -  обеспечение  антителогенеза ?  Но  эта   цель  достигается в  первую  очередь  тем,   что  организм  сформировал  иммунную  систему. Что  существует  масса     механизмов  презентации  антигена. И  так  далее   -  и  только  на    определенном  этапе в  определенном  типе  клеток   запускается  механизм  гипермутирования   маленькго   участка  генома.  И  т.д.  и  т.п.  И  одно  из   звеньев  системы  -  конкретный  механизм   мутагенеза.  Все   это   -  уровень  организма.

1. Всё так. И это еще раз наглядно показывает, что живая система - настолько сложная биохимическая (нанотехнологическая) машина, что все наши компьютеры и спутники - просто бирюльки по сравнению с ней. Вот поэтому я и удивляюсь, что не только люди, далекие от биологии, но даже специалисты по какому-то недоразумению продолжают считать, что в такую машину можно спокойно влезть, как с отверткой в системный блок компьютера, ткнуть там этой отверткой в случайное место материнской платы и получить какое-нибудь новое полезное свойство
2. Одноклеточный организм тем и отличается от многоклеточного, что в своей единственной клетке содержит все необходимые ему функции. В том числе, и процедуру направленного мутагенеза - cм. "Гонококки обманывают иммунную систему, внося контролируемые изменения в свой геном": http://elementy.ru/news/430246

А  теперь  перейдем к   конкретному В лимфоциту.

Да, давайте перейдем И увидим, насколько сложные вещи этот лимфоцит творит со своим ДНК:

Когда в организм попадает инфекция, гены антител подвергаются более тонкой «настройке». Те лимфоциты из имеющегося набора, чьи антитела проявляют наибольшее сродство к новому чужеродному антигену, начинают вносить случайные изменения в гены своих антител (точнее, в определенные участки этих генов — так называемые вариабельные области, или V-области). Этот процесс называется соматическим гипермутированием. Получающиеся новые варианты генов экспрессируются (то есть на их основе синтезируются антитела) и проверяются на эффективность, то есть на степень сродства к новому антигену. Это продолжается до тех пор, пока не будет найден высокоэффективный вариант гена, обеспечивающий надежную защиту от нового возбудителя. Лимфоциты, производящие такое антитело, начинают усиленно размножаться. После выздоровления некоторые из них могут долго сохраняться в качестве клеток «иммунной памяти», что снижает риск повторного заболевания.

Больше всего меня заинтересовал здесь механизм обратной связи - "проверяются на эффективность". Как проверяются? Кем проверяются? Я из заметки не понял. Кто-нибудь может объяснить?
Дальше:

Соматическое гипермутирование — процесс во многом загадочный. До сих пор о его механизмах было известно немногое. Было установлено, что в нём участвует особый фермент — цитидин-дезаминаза, индуцируемая активацией (activation induced (cytidine) deaminase, AID). Этот фермент атакует нуклеотиды Ц (цитозины) в V-области и отрывает от них аминогруппу (–NH2), превращая их тем самым в урацилы (У). После этого в окрестностях урацилов начинают появляться мутации (замены нуклеотидов). Мутагенез осуществляется при помощи систем репарации (починки) и репликации (удвоения, размножения) ДНК, которые в данном случае работают с большим количеством «ошибок».

Итак, на что это больше походит? На "игру слепых сил природы" над несчастными "беспомощными" клетками или на плановую работу какого-нибудь высокотехнологичного производства?

Кстати,  у  бактерий  есть  механизмы     активации   мутагенеза    -  например,  система SOS   репарации.  Но  она  не  специфична  и   бьет  по   всему  геному.

Ну вот видите, уже, оказывается, и SOS система репарации у бактерий имеется Правда, "неспецифичная". Подождите еще лет десять - может, найдут и специфичную Куда Вы торопитесь?  Всего пятьдесят лет назад специалисты еще не подозревали о существовании генетического кода. А двадцать лет назад - о "системах репарации" и "направленного гипермутагенеза" (в лимфоцитах и гонококках). Теперь знают. А что будет через десять лет? 
Впрочем, может и не найдут (механизмов) - вон бедные эмбриологи, от отчаяния, что не могут объяснить опыты Дриша придумали концепцию "эмбрионального поля", которое и заставляет зародыш правильно развиваться в нужном направлении несмотря ни на что.

[Питер]

Imperor, чем   принципиально  отличается     грипп   от  гонококка  с  точки  зрения   имунной системы ?  Ничем    -  и  там,  и  там     это  достигается     мутациями.  Только  разных  типов  - в  одной  случае   это  точки,  в  другом  геноконверсия.  Оба  пути   работают.   Далее   -  что  есть  "контролируемые" ?  Что  контролируется  -   природа   получаемого    продукта  или     сам  процесс  рекомбинации ?   Вы  согласны  с  тем,  что   гонококк  не  знает, какой  именно   надо  получить  вариант  поверхностного  белка,  чтобы  эффективно  обмануть  именно      клиента  А,   подцепившего  "канарейку" ?

То  же  -  с  иммуной  системой.  да,  есть  ряд  биологических  процессов,    обеспечивающих   формирование   широкого  спектра  антител.  И  есть  проверка  возникающих  вариантов с  коррекцией    получающихся   вариантов.  При  этом  соматический   мутагенез  включается  не  на  первом   этапе   -  сначала  идет   рекомбинация   V-D-J   сегментов  и  уже  тогда  начинается  отбор  клеток,  продуцирующих     хоть  сколько  то  аффинные к  данному  АГ  АТ.  И  далее    на каждом  этапе      за счет  обратной  связи    отбираются  клетки,  дающие     афинные  антитела.  Причем  эти   АТ  мембрано-связанные  и  связывание с   ними  АГ   стимулируют  следующий  этап  их  дифференцировки. 
То  есть  идет  эволюция.  Такой  же  перебор  вариантов, как  и у  слонов -  вот  только    временные  параметры    другие,  часы  вместо  сотен  лет.  Но как   слон  не  знает,  что   для   его  детей   будет   лучше в  следующем  поколении   -   хобот  подлиннее  или  хобот  покороче -   так  и  конкретная   пре-В  клетка  проводит V-D-J      рекомбинацию,  вызванную   стимулированием,  не  зная,  какой   должен    быть     продукт  рекомбинации  и какие  конкретно VDJ  сегменты   должны  войти в  состав  перестроенного  гена.

[Mr. B]

... вон бедные эмбриологи, от отчаяния, что не могут объяснить опыты Дриша придумали концепцию "эмбрионального поля", которое и заставляет зародыш правильно развиваться в нужном направлении несмотря ни на что.

Всё это, насколько я понимаю, не может не свидетельствовать о наличии некоего творца, который сделал всё так сложно. Так? Или к чему тогда сие тенденциозные размышления и раздувание проблемы в данном направлении?

[Imperor]

Я говорил, что самоубийственная стратегия отдельной особи способствует сохранению и умножению какого-то гена или комплекса генов в популяции в целом.

Да, но увеличивает то число копий гена именно конкретная особь, а не абстрактно существующий в четырехмерном вакууме эгоистичный ген. Как может увеличивать число своих копий некий ген, присутствие которого в конкретной особи приводит к нулевой размножаемости этой особи?

Например, есть у бактерий в некоей популяции есть ген, который в обычном состоянии себя не проявляет. Но в определённых обстоятельствах способен толкнуть бактерию на самоубийство. Это не значит, что прям все бактерии с этим геном сразу бросаются грудью на амбразуры.  Это может быть спонтанное срабатывание примерно у 10% обладательниц этого гена. Но эти 10% погибают с большой пользой для остальных. А значит при прочих равных популяции, в которых есть такой ген, будут в целом успешнее тех, где его нет, и данный ген будет приумножен.

Я уже думал над этой моделью - к сожалению, не получается. Споткнулся на "спонтанном срабатывании". Потому что очевидно, что "случайно только кошки родятся". Т.е. у этого "спонтанно срабатывает" должен быть некий механизм. А раз есть механизм, то эволюция данной колонии тут же должна пойти в сторону меньшей чувствительности особей к фактору, запускающему "спонтанное срабатывание". Т.е. как только появится особь, менее чувствительная к фактору срабатывания, так копии именно её генов станут все чаще встречаться в популяции, пока альтруизм вообще не сойдет на нет.

Думаю, модель устойчивого существования самопожертвователей вообще невозможно построить в рамках "преимущественного выживания наиболее приспособленных".

И учтите, я художник, а не микробиолог.

Кстати, я тоже не микробиолог. Но из общения с микробиологами вынес интересные вещи - оказывается, бактерии просто удивительно экологически пластичны. Способны, например, приспособиться сразу к нескольким антибиотикам, введенным в среду! Вероятность двойных, тройных и более мутаций - чрезвычайно мала, но они это делают!
Факт такой чудесной приспособляемости можно объяснить только двумя способами:
1. Мутации случайны, и естественный отбор подхватывает нужные (гигантская численность бактерий обеспечивает необходимый для этого случайный материал).
2. Мутации не случайны, а направлены, т.е. бактерия знает (хотя бы примерно), где и что надо править и делает это. А естественный отбор, на самом деле, "подхватывает" результаты проведенной "генно-инженерной работы".
Имхо, многие результаты соответствующих исследований в данной области указывают именно на второй вариант, а не на первый.

[Николай]

Да, но увеличивает то число копий гена именно конкретная особь

Увеличивают число копий гена другие особи, не та, которая погибла.  

а не абстрактно существующий в четырехмерном вакууме эгоистичный ген.

Учебник по формальной логике подсказывает мне, что "общее" - не то же самое, что и "абстрактное".  И отдельная-копия-гена, и все-копии-этого-гена - понятия вполне конкретные. А логика тут простая: одна копия погибла, в результате другие такие же получили преимущество.

Я уже думал над этой моделью - к сожалению, не получается. Споткнулся на "спонтанном срабатывании". Потому что очевидно, что "случайно только кошки родятся". Т.е. у этого "спонтанно срабатывает" должен быть некий механизм. А раз есть механизм, то эволюция данной колонии тут же должна пойти в сторону меньшей чувствительности особей к фактору, запускающему "спонтанное срабатывание". Т.е. как только появится особь, менее чувствительная к фактору срабатывания, так копии именно её генов станут все чаще встречаться в популяции, пока альтруизм вообще не сойдет на нет.

Ан нет. Если вам не нравится "спонтанное срабатывание", можете заменить такой подход на "биохимические причины". Допустим, срабатывает "у самых крайних".

[Imperor]

Imperor, чем   принципиально  отличается     грипп   от  гонококка  с  точки  зрения   имунной системы ?  Ничем    -  и  там,  и  там     это  достигается     мутациями.  Только  разных  типов  - в  одной  случае   это  точки,  в  другом  геноконверсия.  Оба  пути   работают.   Далее   -  что  есть  "контролируемые" ?  Что  контролируется  -   природа   получаемого    продукта  или     сам  процесс  рекомбинации ?   Вы  согласны  с  тем,  что   гонококк  не  знает, какой  именно   надо  получить  вариант  поверхностного  белка,  чтобы  эффективно  обмануть  именно      клиента  А,   подцепившего  "канарейку" ?

То  же  -  с  иммуной  системой.  да,  есть  ряд  биологических  процессов,    обеспечивающих   формирование   широкого  спектра  антител.  И  есть  проверка  возникающих  вариантов с  коррекцией    получающихся   вариантов.  При  этом  соматический   мутагенез  включается  не  на  первом   этапе   -  сначала  идет   рекомбинация   V-D-J   сегментов  и  уже  тогда  начинается  отбор  клеток,  продуцирующих     хоть  сколько  то  аффинные к  данному  АГ  АТ.  И  далее    на каждом  этапе      за счет  обратной  связи    отбираются  клетки,  дающие     афинные  антитела.  Причем  эти   АТ  мембрано-связанные  и  связывание с   ними  АГ   стимулируют  следующий  этап  их  дифференцировки.  
То  есть  идет  эволюция.  Такой  же  перебор  вариантов, как  и у  слонов -  вот  только    временные  параметры    другие,  часы  вместо  сотен  лет.  Но как   слон  не  знает,  что   для   его  детей   будет   лучше в  следующем  поколении   -   хобот  подлиннее  или  хобот  покороче -   так  и  конкретная   пре-В  клетка  проводит V-D-J      рекомбинацию,  вызванную   стимулированием,  не  зная,  какой   должен    быть     продукт  рекомбинации  и какие  конкретно VDJ  сегменты   должны  войти в  состав  перестроенного  гена.

Перед тем, как прокомментировать, хотел бы повторить свой вопрос. Объясните, пожалуйста то, что я подчеркнул - каков (именно в данном случае) механизм указанной Вами "обратной связи"? Только пожалуйста, насколько можно более популярно.

[Imperor]

Всё это, насколько я понимаю, не может не свидетельствовать о наличии некоего творца, который сделал всё так сложно. Так? Или к чему тогда сие тенденциозные размышления и раздувание проблемы в данном направлении?

Нет, всё это "не может не свидетельствовать о наличии" здесь некоторого количества воинствующих атеистов, которые не могут обойтись без того, чтобы не приплетать этого творца где ни попадя.

[Николай]

Т.е. как только появится особь, менее чувствительная к фактору срабатывания, так копии именно её генов станут все чаще встречаться в популяции, пока альтруизм вообще не сойдет на нет.

Скорее устанавливается разумный баланс. Популяции из чистых "эгоистов" проигрывают тем, где всё же устанавливается некий процент "альтруистов".
Я ведь и не утверждаю, что биологический "альтруизм", как стратегия размножения генов, имеет абсолютное преимущество перед "эгоизмом" в любых обстоятельствах. Иначе "эгоистов" не было бы вообще.

Имхо, многие результаты соответствующих исследований в данной области указывают именно на второй вариант, а не на первый.

А по-моему всё указывает на первый.  У бактерий мозгов нет, они ничего не знают. Но есть обстоятельства, которые влияют на вероятность мутаций. Механизмы, которые тоже являются результатом длительного отбора.
--------
Вот я, например, смею надеяться - разумное существо. Значит ли это, что я подробно знаю, как функционирует моя селезёнка и целенаправленно контролирую её деятельность? Увы, нет. Но она функционирует, и вроде замечательно. И даже как-то саморегулируется. Уж не обладает ли она самостоятельным разумом?  

[Imperor]

А по-моему всё указывает на первый. У бактерий мозгов нет, они ничего не знают. Но есть обстоятельства, которые влияют на вероятность мутаций. Механизмы, которые тоже являются результатом длительного отбора.

Вы забываете, что я упомянул "результаты соответствующих исследований". Холл показал, что реверсивная двойная мутация стабильно происходит у бактерий и других организмов. Насколько я понимаю, чтобы случайно попасть именно в нужные два нуклеотида из всего генома, никакой численности бактериальной колонии никогда не хватит. Тем не менее, это стабильно наблюдалось - когда бактериям было надо, они "попадали".
Здесь мы уже обсуждали этот вопрос: http://www.paleo.ru/forum/index.php/topic,1895.45.html
Правда говорили не столько об опытах Холла, а о тоже интересных результатах опытов Кейрнса. Питер там привел ссылки на оригинальные работы Кейрнса, которые, к стыду своему, я так и не нашел времени прочесть В этой же ветке я попросил Питера прокомментировать и опыты Холла. Но ответа не последовало. Если уж мы вернулись к этому, то может, Питер прокомментирует опыты Холла здесь? Каким образом их можно объяснить случайными мутациями, и можно ли вообще?
Кстати, ведь Голубовский, в отличие от меня, является специалистом в этой области. И для него - мутации тоже неслучайны. И для генетика Шапиро (насколько я понял со слов И. Антонова - тоже неслучайны). У специалистов в данной области вообще есть единое мнение на этот счет?

[Николай]

когда бактериям было надо, они "попадали".

С этим я не спорю.  Вопрос в другом: всегда ли бактерии "попадали", когда им было "надо"? Или всё таки большая часть передохла?

[Mr. B]

Нет, всё это "не может не свидетельствовать о наличии" здесь некоторого количества воинствующих атеистов, которые не могут обойтись без того, чтобы не приплетать этого творца где ни попадя.

Наверно, это Вы обо мне? Ну, Вам виднее, конечно. Бороться с ярлыками я точно не собираюсь. Однако по поводу "пихания творца" туда, куда можно и куда нельзя (главное, чтобы везде) - то это кто бы говорил.

Но если Вы говорите, что Вы не о творце, то ладно. Не о творце - так не о творце. Здесь мне нечего возражать. Разговор об этом, стало быть, исчерпан.