Рождение сложности. Эволюционная биология сегодня.

[Ягуар]

Марков Александр - "Рождение сложности
Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы" на 45 стр.
http://profismart.ru/web/bookreader-134652.php

Книга известного биолога, популяризатора науки и автора данного сайта Александра Маркова - захватывающий рассказ о самых последних и сенсационных исследованиях в области эволюционной биологии. Зарождение и развитие жизни, возникновение многоклеточных организмов.
    Как зародилась и по каким законам развивалась жизнь на нашей планете? Что привело к формированию многоклеточных организмов? Как возникают и чем обусловлены мутации, приводящие к изменениям форм жизни?  "Рождение сложности" - это одновременно захватывающий рассказ о том, что происходит сегодня на переднем крае биологической науки, и в то же время - серьезная попытка обобщить и систематизировать знания, накопленные человечеством в этой области. Увлекательная и популярная книга Александра Маркова в то же время содержит сведения, которые могут заинтересовать не только широкого читателя, но и специалистов.

Я надеюсь, что данная работа будет не однократно переиздаваться.
Именно с этой целью создана эта тема, что бы обсудить и дополнить её содержание по мере появления новых сведений и знаний в соответствующих областях науки.

Конечно лучше было бы иметь формат типа Википедии, но надеюсь, что формат форума также будет полезен.

[Ягуар]

Глядя на многие научные статьи в конце обычно идет список (перечень) работ на которые ссылается автор.
В наукообразных статьях этот перечень бывает на столько велик (по делу и без дела), что порой превышает объем самой статьи.
В данной книге приводится много интересных фактов, основанных на конкретных научных работах, но нет ни одной ссылки.
Почему?

[Дж. Тайсаев]

Глядя на многие научные статьи в конце обычно идет список (перечень) работ на которые ссылается автор.
В наукообразных статьях этот перечень бывает на столько велик (по делу и без дела), что порой превышает объем самой статьи.
В данной книге приводится много интересных фактов, основанных на конкретных научных работах, но нет ни одной ссылки.
Почему?

Ну например вот эта, там и другие ссылки найдёте http://padabum.com/d.php?id=6015

[Ягуар]

В работе прослеживается мысль автора о том, что биологии нет строгих правил.
Иными словами во всяком правиле всегда находятся исключения.
Собственно поэтому достаточно сложно систематизировать живую материю.
Скажу более того, до 1931 года в такой достаточно строгой науке, как математика, царила уверенность в том, что она  является полной, непротиворечивой и разрешимой (аксиоматический метод Гильберта).
Любители цифр научились четко объяснять, по каким правилам они ведут свои вычисления, им оставалось лишь доказать «законность» принятых ими оснований с тем, чтобы исключить любые сомнения, порождаемыми злополучными парадоксами.
Но, в 1931 году была опубликована теорема Гёделя о неполноте. Им было доказано, что даже  математика (не говоря уже о других науках) является не полной, не разрешимой и противоречивой. Т.е. всегда и везде есть исключения.
http://elementy.ru/lib/430446
На основании этого возникло философское мировоззрение Карла Поппера: "Концепция развития научного знания" 
http://xreferat.ru/104/2863-1-koncepciya-razvitiya-nauchnogo-znaniya-karla-poppera.html
Подобного рода мировоззрение прослеживается в работе Джорджа Сороса связанного с финансовой деятельностью.
http://capitalizm.narod.ru/index.htm

Любопытно то, что все эти парадоксы и противоречия возникают не в отношении предмета систематизации, а в отношении того что систематизируется и каким образом систематизируется. ИМХО. Эта формулировка не очень удачна, но суть дела по моему отражает.
Поскольку живую материю систематизирует сама живая материя (человек), то подобного рода парадоксы, противоречия неизбежны. Т.е. в нашем понимании систематизация биологии в любом случае будет не полной, противоречивой и в конце концов не разрешимой.

[Дж. Тайсаев]

Ягуар всё это уже было, тот же Норберт Винер даже дал этому название "Бергсоново время". Почитайте его Кибернетику, там всё уже есть. Неопределённость.... да, странно что вы принцип Гейзенберга не вспомнили или кота Шрёдингера.
Биология это наука, которая изначально знала что она не точная, а вот для физиков и математиков был шок уже в некласической реальности, но в постнекласической, этот шок трасформировыался в новую реальность, реальность неопределённости

[Ягуар]

Цитата из книги:
"Стало ясно, что между живой и неживой материей на химическом уровне нет непреодолимой грани. Это был первый крупный успех теории абиогенеза (происхождения живого из неживого естественным путем). Ученые поняли, что, хотя прямое самозарождение живых существ невозможно, жизнь могла появиться постепенно в результате долгой химической эволюции. С тех пор (и до сего дня) усилия ученых направлены на поиски доказательств и развитие этой гипотезы."

С одной стороны автор отрекается от креационизма, с другой стороны он поддерживает абиогенез. Это противоречие.
Здесь, на мой взгляд, было бы уместно упомянуть о втором начале термодинамики (рост энтропии в замкнутой системе). Живая материя - это прежде всего не замкнутая (открытая) система, поскольку она препятствует росту энтропии.
Если Вы возьмете любое живое и изолируете его от среды, то оно живым уже не будет (прекратите подачу питания, дыхания, вывод отходов жизнедеятельности и т.д.)
Энтропия не разрывно связана с информацией. Другими словами, живая материя накапливает информацию.
Хочу предложить один из вариантов того, каким образом это происходит на глубоком физическом уровне:
Если я правильно понимаю, то в современной физике принято считать, что пространство неразрывно связано со временем. Материя состоит из элементарных частиц.  Квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Т.е. как таковой абсолютной пустоты не существует в принципе.
Это с одной стороны. С другой стороны русский физик В.Гаврилов в эксперименте на адронном коллайдере показал, что информация из одной точки пространства в другую точку пространства может передаваться практически мгновенно: http://ria.ru/science/20100921/277919124.html
C этой позиции, можно сказать, что не замкнутость живой материи обусловлена способностью получать и передавать информацию в пространстве по принципу Гаврилова. Если рассматриваемый объект (на химическом уровне) обладает такой способностью, то он является живым. ИМХО.

[vnsafronov]

В работе прослеживается мысль автора о том, что биологии нет строгих правил.
Иными словами во всяком правиле всегда находятся исключения.
Собственно поэтому достаточно сложно систематизировать живую материю.
Скажу более того, до 1931 года в такой достаточно строгой науке, как математика, царила уверенность в том, что она  является полной, непротиворечивой и разрешимой
.........
Любопытно то, что все эти парадоксы и противоречия возникают не в отношении предмета систематизации, а в отношении того что систематизируется и каким образом систематизируется. ИМХО. Эта формулировка не очень удачна, но суть дела по моему отражает.
Поскольку живую материю систематизирует сама живая материя (человек), то подобного рода парадоксы, противоречия неизбежны. Т.е. в нашем понимании систематизация биологии в любом случае будет не полной, противоречивой и в конце концов не разрешимой.

Пологою, что если из правила (закона) есть исключение, то сам закон (правило) не совершенен и отражает реальность только косвенно и частично с исключениями и таких не совершенных правил по одному и тому же вопросу может быть множество, что и наблюдается в биологии при систематизации (классификации) живых организмов. Для одноклеточных свои правила систематизации, для растений свои, животных свои и т.п. и во всех правилах (законах) систематизации есть исключения.

Самой совершенной классификацией (систематизацией) на сегодняшний день является только периодический закон Менделеева, где нет ни каких исключений из правил систематизации, так как все систематизируется по одному единственному "эндогенному" пусть и косвенному признаку - масса атома, а в биологии пока подобного и фундаментального признака нет. Понятно, что этот фундаментальный признак должен отражать генетику организмов как и атомная масса "генетику" элементов - "родов" и изотопов - "видов"  и этот признак надо искать на уровне генетических структур в чем то подобных протону, нейтрону.... 

Изначально алхимики пытались произвольно систематизировать вещества - белые металлы относили к "родственникам" серебра, а цветные к "родственникам" золота и т.д. и т.п. Нечто подобное было в античном мире Гептадор, а затем Аристотель и его ученик Теофраст, которые объединяли всё живое в соответствии со своими философскими взглядами. Растения были разделены ими на деревья и травы, а животные — на группы с «горячей» и «холодной» кровью.   Были и другие классификации.

Линией и его сподвижники предложили в классификацию множества уровней (ранга) на основании их внешних свойств (фенотипа): царства, классы, отряды, семейства, роды и виды. В чем то подобное (на основании химико-физических свойств - "фенотип") было и в химии до Менделеева.

Иоганн Вольфганг Дёберейнер, сформулировавший в 1829 г. закон триад, хотя разбить все известные элементы на триады не удалось.
В 1864 г. Мейер опубликовал таблицу, в которую были включены 28 элементов, размещённые в шесть столбцов (классы?) согласно их валентностям.
Немецкий химик Леопольд Гмелин. В 1843 г.  опубликовал таблицу химически сходных элементов, расставленных по группам в порядке возрастания "соединительных масс". И все элементы разбил на триады (семейства?), тетрады и пентады (группы из четырех и пяти элементов), причём и на группы металлоидов (царства или классы?)  т.е.  электроположительные и электроотрицательные свойства групп элементов. Что все в таблице подобно дивергенции таксонов высшего порядка - более чем элемент.

http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/History/Sketch_5.html

И если в то время знали бы, что атомы "рождаются" из ядер других атомов, то неизбежно бы появилось эволюционное дерево химических элементов дивергентного типа как и в биологии.
http://paleoforum.ru/index.php/topic,7826.0.html

[Ягуар]

Цитата из книги:
" У микроба ферроплазмы почти все белки содержат железо ...
Тогда исследователи высказали дерзкую гипотезу. Они предположили, что ситуация, наблюдаемая у ферроплазмы, является случайно сохранившимся отголоском древнейших этапов развития жизни. Жизнь могла зародиться в микрополостях кристаллов пирита, в условиях, очень близких к тем, в которых ныне обитает ферроплазма. Главными отличиями этих микрополостей являются кислая среда и изобилие растворенного железа, которое в других, менее экзотических местообитаниях обычно в большом дефиците."

Было бы интересно ознакомиться с работами данных исследователей.
Мне не понятно, почему наткнувшись на экзотику, сразу возникла гипотеза о том, что она является прообразом всех ныне живущих клеток?
Автор справедливо заметил, что
цитата: "микроорганизм является аэробным, для окисления железа ему необходим кислород, тогда как древнейшие этапы эволюции жизни протекали в бескислородных условиях".
Это одно.
Другое. Мы все, в своем развитии, повторяем эволюционный путь развития пройденный нашими предками. Пусть в усеченном и скоротечном виде, но все этапы эволюции эмбрион проходит еще в утробе матери.
Принято считать, что это относится к многоклеточным, но логично эту же ситуацию применить и к эволюции одноклеточных.
В этом случае, наш организм должен был бы содержать огромное количество железа для имитации эволюционного пути развития. И не только наш организм ...
Или я не прав? 

[Set O. Lopata]

Самой совершенной классификацией (систематизацией) на сегодняшний день является только периодический закон Менделеева, где нет ни каких исключений из правил систематизации, так как все систематизируется по одному единственному "эндогенному" пусть и косвенному признаку - масса атома

Вот одна эта безграмотная фраза напрочь убивает весь пафос выступающего. Поскольку "эндогенным" признаком Периодического закона на деле является отнюдь не масса атома, уже самому Менделееву пришлось неубедительно оправдывать наличие целого ряда "исключений" в таблице.
Ну и все в курсе, что для элементов конца системы начинают существенно сказываться релятивистские эффекты, размывающие явление периодичности и нарушающие стройность закона.

[Дж. Тайсаев]

не масса атомов, а чило протонов в ядре химического элемента

[Ягуар]

Цитата из книги:
"В реконструкции древнейших этапов развития микробной жизни большую роль играют исследования современных реликтовых микробных сообществ. Некоторые из них, как недавно выяснилось, могут существовать в полном отрыве от всей остальной биосферы в течение миллионов лет, получая все необходимое исключительно из земных недр.
...
Подземное микробное сообщество существует в абсолютной изоляции, без всякого притока вещества и энергии с поверхности, как минимум три миллиона лет, а возможно, и все 25 миллионов. И, несомненно, может существовать так и дальше - даже если все живое на поверхности погибнет, а из атмосферы исчезнет весь кислород.
    Изучение подобных реликтовых, изолированных от остальной биосферы микробных сообществ помогает понять, что представляла из себя жизнь на нашей планете миллиарды лет назад.
...
"обнаружена подземная экосистема, все население которой представлено лишь одним видом микробов. Следовательно, этот микроб должен обеспечивать себя всем необходимым без всякой помощи со стороны других организмов. Такая независимость и самодостаточность среди живых существ встречается очень редко.
     Что же это за микроб, живущий сам по себе в 60-градусной воде на глубине 2,8 км? Он оказался "старым знакомым", тем самым сульфатредуктором, который доминирует в пробах из прииска Мпоненг, изученных ранее.
...
выращивать таких микробов в лаборатории практически невозможно, и судить об их биохимии, строении и образе жизни можно только на основе анализа ДНК. Однако если в пробе присутствуют геномы многих микроорганизмов, то понять, кому из них принадлежит тот или иной обрывок ДНК, технически очень сложно.
    ...
подземная бактерия получила имя - ее назвали Desulforudis audaxviator. "Audax viator" - слова из таинственной латинской фразы, указавшей герою повести Жюля Верна путь к центру Земли. В переводе они означают "отважный странник". По мнению исследователей, микроб совершил свое отважное путешествие в недра Земли и приспособился к жизни в полном одиночестве не менее 20 млн лет назад.
...
Очевидно, что там, где живет "отважный странник", единственным источником готовой органики могут быть мертвые распадающиеся клетки тех же самых бактерий. Не такова жизнь у "отважного странника", чтобы разбрасываться столь ценными ресурсами. Кстати, по имеющимся оценкам, бактерии, обитающие в подобных условиях, из-за острого дефицита ресурсов должны расти и размножаться невероятно медленно. Ученые не исключают, что между двумя клеточными делениями у таких микробов могут проходить сотни и даже тысячи лет;
     ...
     А вот чего у "странника" нет совсем, даже в рудиментарном виде, так это белков, позволяющих утилизировать кислород или хотя бы защищаться от его токсичного действия. Это значит, что с кислородом "страннику" не приходилось иметь дела уже очень давно.
     Главный теоретический вывод, сделанный авторами из изучения "отважного странника", состоит в том, что вся биологическая составляющая простой экосистемы, как выяснилось, может быть закодирована в одном-единственном геноме."
Конец цитаты.


Вы этому верите?
Питаться собственным дерьмом и при этом Жить?
С чего решили, что между двумя клеточными делениями у таких микробов могут проходить сотни и даже тысячи лет.
Экспериментально проверить это не реально не только из-за огромных сроков, а также потому, что не возможно создать подходящих лабораторных условий для сохранения их Жизни.
Если действительно у них такой заторможенный метаболизм, то в течении сотни и тысячи лет разве они могут сохранить свою изоляцию? За такой огромный срок обязательно что-либо произойдёт и говорить об абсолютной изоляции нет смысла.
Для того что бы Живое могло быть Живым, согласно второму закону термодинамики, дабы неизбежный рост энтропии не уничтожил это Живое, оно не может быть замкнутым. Система должна быть открыта!
Лично я думаю, что это "дутая" сенсация.
Этого не может быть в принципе.


до сих пор ни для одного подземного микробного сообщества не удавалось точно доказать, что оно в течение долгого времени действительно не использовало никаких веществ, произведенных "большой биосферой", и получало все необходимое исключительно из недр Земли.

[Дж. Тайсаев]

Ягуар это что книга Маркова? Странно. Он профи с большой буквы, видимо писал в расчёте на широкую публику, что бы было понятно. Хемосинтез всегда связан с анаэробностью (может и есть исключения, я не спец в этом, но никогда не слышал), они не могут жить без притока внешней энергии бесконечно. Могут лишь пока есть что окислять, химические вещества это тоже не вечный двигатель, они не могут отдавать энергию бесконечно. Когда нибудь они закончатся. В общем я так понимаю, что Марков тут просто упрощает, что бы было понятно широкой публике и потом нельзя вырывать цитату из конеткста.

[Ягуар]

Ягуар это что книга Маркова? Странно. Он профи с большой буквы, видимо писал в расчёте на широкую публику ...

У меня к Маркову нет ни каких претензий.
У меня претензии к:
Дилан Чивиан, Эоин Л. Броди, Эрик Дж. Альм, Дэвид Э. Калли, Paramvir С. Dehal, Тодд Z. DeSantis, Томас М. Gihring, Алла Лапидус, Ли Хун- Лин, Стивен Лоури, Дуэйн П. Мозер, Пол Ричардсон, Southam Гордон, Грег Вагнер, Лиза М. Пратт, Гари Л. Андерсен, Терри С. Хазен, Фред Дж. Брокман, Адам Аркин П., Таллис C. Onstott

которые опубликовали это в Science. 2008. V. 322. P. 275–278.
http://esd.lbl.gov/FILES/about/staff/terryhazen/2008_Science_Chivian_etal.pdf

Я прекрасно понимаю Маркова, который добавил такого рода "изюминку" с целью популяризации книги. ИМХО.
Видимо авторитет Science даёт о себе знать.

[Ягуар]

Было бы интересно узнать мнение самого Александра Маркова по этому поводу.
С 2008г. прошло достаточно времени и многое могло измениться.
http://elementy.ru/news/430872
http://profismart.ru/web/bookreader-134652-9.php
Информация в этих двух источниках практически идентичная.

[AdmiralHood]

Здесь, на мой взгляд, было бы уместно упомянуть о втором начале термодинамики (рост энтропии в замкнутой системе). Живая материя - это прежде всего не замкнутая (открытая) система, поскольку она препятствует росту энтропии.

Энтропия не разрывно связана с информацией. Другими словами, живая материя накапливает информацию.

С другой стороны русский физик В. Гаврилов в эксперименте на адронном коллайдере показал, что информация из одной точки пространства в другую точку пространства может передаваться практически мгновенно.

Забавно, сколько мифов вокруг такой простой штуки как энтропия. А как насчёт закона сохранения энергии? Закон сохранения энергии тоже выполняется в замкнутой системе, значит в открытой системе можно сделать вечный двигатель?

1)  Никакими магическими свойствами открытая система сама по себе не обладает. Просто любой физический закон — как бухгалтерский баланс. Должны быть учтены все взаимосвязанные процессы, притоки и оттоки энергии, энтропии, заряда, импульса... Если на заводе воруют, деньги и материальные ценности утекают налево, то бухгалтерский баланс никогда не сойдётся. Открытая система — это и есть завод, где воруют, в нём бессмысленно вести бухгалтерию.

2)  Живая материя никакими уникальными антиэнтропийными свойствами не обладает. В природе существует огромное количество процессов, которые вызывают локальное уменьшение энтропии. Например, когда остывает утюг, его энтропия уменьшается. Но при этом идёт передача тепла к более холодному воздуху, а это процесс, увеличивающий энтропию. Всё, что в этом мире уменьшает энтропию, делает это ценой её увеличения в другом месте.

3)  Информацию накапливает не только живая материя. Когда после дождя вы идёте по грязи, неживая материя сохраняет ваши следы и, стало быть, накапливает информацию. Может быть, через миллион лет какой-нибудь палеонтолог  откопает этот след  и поймёт, что здесь прошёл человек в резиновых галошах.

4)  Насчёт открытий механика Гаврилова я бы тоже поостерёгся утверждать что-то определённое, тем более — называть именем Гаврилова какие-то принципы. Во-первых, сообщение предварительное. Во-вторых, как и в моём предыдущем примере, без чёткого определения, что такое информация и что такое передача информации, говорить о чём-то бессмысленно.