О холиварах, универсальных геномах и смене функций генов

[macroevolution]

В связи с увлекательным холиваром, развернувшимся во многих жэжэшечках вокруг истории с asena , pinchas и статьей Михаила Шермана
(ссылки на холивар не буду давать, всё легко ищется),
будет полезно дать ссылки на ряд недавних исследований, имеющих отношение к теме (конкретно - к гипотезе Шермана об "универсальном геноме"). Суть в том, что гены, в т.ч. регуляторы морфогенеза, довольно легко меняют свои функции в ходе эволюции - несколько лет назад это еще казалось очень удивительным и порождало экстравагантные интерпретации вроде шермановской, но сейчас уже как-то все привыкли и поняли, что это нормально и ожидаемо. Сам М. Шерман отметил это в письме (оно цитируется где-то в бесконечных тредах, составляющих упомянутый холивар) и заметил также, что, если бы он писал свою статью сегодня, то не стал бы настаивать на такой аргументации.
Эволюция создает новшества из подручного материала, поэтому вполне ожидаемо, что гены, гомологичные тем, что регулируют развитие сложных органов у сложных животных, обнаруживаются в геномах простых животных, даже не имеющих этих органов. У них эти гены, конечно, выполняют какие-то другие функции.
Ну и вот, собственно, ссылки.
1. У губок обнаружена генная сеть, которая могла бы управлять развитием глаз
2. У одноклеточных организмов есть ген, способный управлять развитием хорды
3. Hox-гены оказались более эволюционно изменчивы, чем предполагалось раньше
И, что особенно интересно, сходные признаки (даже такие сложные, как эхолокация), оказывается, вполне могут независимо формироваться у далеких родственников за счет сходных мутаций в гомологичных генах
4. Конвергентная морфология как следствие конвергенции генов  (это к вопросу о возможности параллельного формирования, например, сложных глаз у далеких друг от друга групп животных на сходной генетической основе).

И последнее: любители научных блогов, читайте журнал caenogenesis (автора трех из четырех процитированных выше заметок).

Comments

[alisarin.livejournal.com]

== Эволюция принципиально бессубъектна

Эта точка зрения, на мой взгляд, заблуждение биологии, хотя никакие основы эволюционизма ее опровержение никак не подрывает. Просто биологам следует составить себе пусть не строго научное, но в некотором отношении ориентировочное понимание, что крылатый конь Пегас невозможен, а саранча практически с тем же функционалом - сколько угодно.

Вообще спасибо Вам за публикацию в вашем журнале - я понял, о чем речь!

[bbzhukov.livejournal.com]

Я, честно говоря, не очень понял, какое отношение имеет возможность/невозможность Пегаса к субъектности/бессубъектности эволюции. "Ориентировочное представление" в биологии есть, но чтобы говорить о нем, нужно уточнить: а какие именно характеристики Пегаса невозможны? Летающее существо размером с лошадь? Летающее позвоночное, у которого помимо крыльев есть еще две пары ног? Или что?

Ну и, конечно, прежде, чем обсуждать, какие последствия повлечет отказ от идеи бессубъектности эволюции, я хотел бы сначала знать: а каковы основания для такого отказа? Воля Ваша - я не вижу ровно никаких. Зато регулярно вижу, сколько путаницы и ерунды возникает всякий раз, когда эволюцию - хотя бы даже условно и метафорически - начинают мыслить как субъектный процесс.

Вообще спасибо Вам за публикацию в вашем журнале
Вы имеете в виду статью Вики Скобеевой? На здоровье, но прежде всего благодарить надо ее.

[alisarin.livejournal.com]

В моем понимании "субъектный процесс" - это тенденция, реализующая определенный потенциал возможностей, вытекающих из некоторых оснований. Наподобие - "введение дробей обеспечивает для натуральных чисел возможность неограниченной делимости". В подобном же смысле существование вещественной природы и химических соединений и предопределяет возможность существования живых организмов.

И в развитие этой мысли следует сказать, что любые виды природы подчиняются универсальным законам сопромата, термодинамики, аэродинамики и химической кинетики. И именно в подобном отношении Пегас и будет невозможен как недопустимое состояние для совместного действия законов сопромата и аэродинамики - для подъема в воздух такой массы нужны соответствующего размера крылья, а они невозможны без легких и прочных балок - костей, - и потому подобная структура просто не реализуема. Такие кости не построить ни из одного известного наиболее прочного материала, даже графена. То есть живой природе доступен некий выбор вариантов, но он явно ограничен теми пределами, что и следуют из основных физических законов. То есть на первый взгляд видовое разнообразие хотя и выглядит обширным, но если провести типологические параллели - не такое уж оно и большое. И, поэтому, выбор невелик - либо летучая мышь / птица, либо - индюк / страус / лошадь.

И точно так же с гомологичными генами - вся эта молекулярная биология "завязана" на катализ, а там, скорее всего, тоже возможны свои объективные ограничения.

Такие мысли относительно существующих в биологии теорий :)

[bbzhukov.livejournal.com]

Ну я-то под "субъектностью" имел в виду совсем иное. Субъектный процесс - это процесс, которым управляет (или, по крайней мере, на который может влиять) некое целеполагающее начало. Именно в этом смысле эволюция принципиально бессубъектна.

Применение этого термина к проблеме ограниченности эвлюционных возможностей мне кажется странным и... гм... не содействующим удобству понимания (при чем тут понятие "субъект"?). Но это - терминологическая претензия. Важнее то, что никакого заблуждения биологии тут точно нет, поскольку в теоретической биологии эта проблема обсуждается со времен если не Дарвина, то уж как минимум Долло, т. е. лет 120. И в теории эту ограниченность (и не только объективными параметрами мироздания и физико-химическими свойствами используемого субстрата, но и наличной организацией данного существа, т. е. его предшествующей эволюцией) признают практически все, включая самых крайних редукционистов вроде Докинза.

Но одно дело - признавать, другое - уметь с этим работать, добывать из этого какие-то содержательные и нетривиальные утверждения. Да, с размерами мы можем опираться аж на построения товарища Галилея - и поэтому из размеров удалось выжать довольно много: тут и предельный размер летающего существа (как в целом, так и для каждого типа летательного аппарата отдельно), и внешний/внутренний скелет, и легкие/трахеи, и всякие игры с теплообменом... А вот к примеру: светочувствительные органы в эволюции возникали независимо десятки (если не сотни) раз, но принципиальных конструкций настоящего глаза, способного давать четкое изображение, известно всего две. Больше никакие невозможны? Или в принципе возможны, но к ним нет эволюционно приемлемых путей? И как это проверить?
Или еще: в разных линиях позвоночных зрение и обоняние почему-то меняются в противофазе: развитие зрения означает редукцию обоняния и наоборот. Почему? Из каких законов это следует?

Ну вот, примерно так.

[alisarin.livejournal.com]

В отношении "субъекта". Как повествует Википедия - "субъект - носитель действия", и хотя далее она сосредотачивается именно на разумном субъекте, но при таком определении и ветер уместно понимать субъектным началом :) (Но - не субъективным.)

В остальном я осознал... собственное незнакомство с предметом, за исключением одного момента - видимо, пока отсутствуют обобщающие формулировки, определяющие живые организмы в качестве именно конкретных реализаций тех потенций, что заведомо следуют из объективных условий.

В частной проблеме зрения философия отчасти опережает биологию (http://ru-philosophy.livejournal.com/1386474.html), философски очевидно, что "вне мозга нет красного", важно только разобраться, как это так у нейронов получается формирование этого красного. Видимо, как мы сможем понять, как "нейроны формируют красное", мы найдем и некий ход к проблеме противофазы зрения и обоняния.

Спасибо за разъяснения!

[bbzhukov.livejournal.com]

Насчет цвета - все не совсем так. Во-первых, очень странно, что в учебнике по психологии пишут про "четыре основных цвета". Со времен Гельмгольца известно, что мы - трихроматики, т. е. ощущение цвета создается работой трех различных типов фоторецепторов. Вот птички - те да, тетрахроматики, четыре цвета. Наша картинка мира отличается от их примерно так же (и в ту же сторону), как зрение дальтоника - от зрения нормального человека. Кстати, почти все наши братья по классу млекопитающих (кроме обезьян) - бихроматики, т. е. "дальтоники".

Во-вторых. Кодирование цвета, т. е. "раскрашивание картинки" таки исходно создается не в коре и вообще не внутри черепа, а в сетчатке. Там и имеются те самые три типа рецепторов. Спектры их поглощения изрядно перекрываются краями, но максимумы поглощения разнесены довольно далеко друг от друга: 425 (синяя область), 530 (голубовато-зеленая) и 565 (зеленовато-желтая) нанометров. Соответственно на свет произвольной длины волны реагируют все три типа - но с очень разной интенсивностью. По соотношению этих интенсивностей (определяющих частоту импульсов от рецепторонов каждого типа) мозг "реконструирует" цвет того света, который приходит в глаз от той или иной точки поля зрения. Понятно, что для того, чтобы такая схема вообще работала, импульсы от рецепторов всех трех типов должны сходиться на одних и тех же или хотя бы соседних центральных нейронах, т. е. никаких "синих" и "желтых" полей в коре уже быть не может.

Ну там мозг еще много чего с этой картинкой делает - нормализует, стабилизирует (делает так, чтобы один и тот же предмет казался более-менее одинаково окрашенным независимо от спектра источника освещения - грубо говоря, как при дневном свете, так и при электрическом), может даже немножко "докрашивать" и т. д. Т. е. мозг, конечно, не фотопластинка, на которую что упало, то и отпечаталось. Но все же первичная кодировка цвета происходит в сетчатке. При низкой освещенности (ночью) все три типа рецепторов вырубаются, и работают другие, "ночные" высокочувствительные рецепторы. Они все одного типа, с одинаковым спектром поглощения, и потому "по ночам все кошки серы" - создаваемая ими картинка неизбежно монохромна, хотя сигналы от них приходят на те же корковые нейроны, что и от дневных рецепторов. Но у нейронов мозга нет возможности реконструировать цвет.

К сожалению, все это знание ничего не говорит о том, почему зрению и обонянию так тесно в одной нервной системе. Они не конкурируют за корковое представительство (в коре этими модальностями занимаются разные, даже не соседние отделы, да и весь путь от рецепторов до коры у них нигде не перекрывается), не используют одни и те же гены (для зрительной системы вообще нужно чуть ли не на два порядка меньше генов, чем для обонятельной), вообще непонятно, чем они друг другу так мешают. Правда, обонятельная система изучена куда слабее, чем зрение - всерьез за нее взялись тольк в 2000-е, а зрение-то копают уже третий век.

[alisarin.livejournal.com]

Здесь все хорошо, и даже в некоторых моментах я даже очень существенно "пополнил свой багаж", так что за это большая благодарность!

Но один момент смущает. Это именно странное понимание феноменологии цвета, вполне возможно, проглядывающее в фразе "Кодирование цвета, т. е. "раскрашивание картинки" таки исходно создается не в коре и вообще не внутри черепа, а в сетчатке". (Или - я что-то не понимаю.) Дело в том, что "в результате расследования" обнаружено, что наука такая физика не знает феномена цветности. Она фиксирует частоты и длины волн электромагнитного излучения, и... всё! Соответственно и сетчатка содержит чувствительные элементы, всего лишь воспринимающие излучения определенных частот. А вот уже придание этим самым различенным частотам признака окрашенности происходит только в психике; феномен цветности, поэтому, - "подарок психики".

Не знаю, важный это или не существенный момент, но именно в этом проблема - какова в психике "кухня" самой возможности цветности, и сетчатка в смысле этой "кухни" ничего не значит - она определяет только, какое "блюдо" такой "кухне" следует готовить.