Нет предела совершенству?

[macroevolution]

Долгосрочный эволюционный эксперимент на бактериях, начатый Ричардом Ленски в 1988 году, продолжает приносить интересные результаты. Как выяснилось, по прошествии 50 000 поколений (столько сменилось к февралю 2010 года) подопытные бактерии всё еще продолжают накапливать полезные мутации, неуклонно повышая свою приспособленность к условиям, в которые их поместили экспериментаторы. Рост приспособленности постепенно замедляется, но, судя по всему, не собирается выходить на плато. В шести из 12 подопытных популяций закрепились мутации, резко повысившие темп мутагенеза, что способствовало более быстрому росту приспособленности.



Рис. 1. Рост приспособленности бактерий в течение 50 000 поколений. Показаны усредненные значения по всем 12 подопытным популяциям. По вертикальной оси: относительная приспособленность (скорость роста по сравнению с предковым штаммом). По горизонтальной оси: время в поколениях. Красные линии — гиперболическая модель (приспособленность асимптотически стремится к предельному уровню), синие линии — степенная модель (неограниченный, хотя и замедляющийся, рост приспособленности). A — параметры кривых подобраны на основе данных по всем 50 000 поколений; превосходство степенной модели над гиперболической не очевидно (хотя и выявляется статистическими методами), B — кривые построены для первых 20 000 поколений, пунктиром показаны «предсказания»; видно, что гиперболическая модель хуже предсказывает динамику приспособленности в течение последующих 30 000 поколений, чем степенная.


Итак, рост приспособленности в Долгосрочном эволюционном эксперименте пока не собирается выходить на плато. Несмотря на долгую жизнь в одних и тех же условиях, у бактерий всё еще время от времени закрепляются новые полезные (= повышающие приспособленность к этим условиям) мутации. Удивительная неисчерпаемость адаптационных возможностей, впервые столь наглядно продемонстрированная в эксперименте, имеет огромное значение для понимания эволюции. Ведь можно было предположить (многие так и думали), что в постоянных условиях, тем более в монокультуре, возможности для адаптивной эволюции быстро будут исчерпаны, и система придет в состояние полного стазиса. В таком случае объяснить продолжающуюся эволюцию жизни на нашей планете можно было бы только через постоянные изменения среды (абиотической и биотической).



Рис. 2. Повышение темпа мутагенеза ускоряет адаптацию. Черные точки — усредненные данные по шести популяциям, в которых темп мутагенеза остался на исходном низком уровне. Зеленые треугольники — усредненные данные по трем популяциям, в которых на ранних этапах ДЭЭ (в первые 20 000 поколений) закрепились аллели-мутаторы. Видно, что приспособленность у вторых росла быстрее, чем у первых.

ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ

Comments

[pogorily.livejournal.com]

Тем не менее мы видим долго существующие стабильные виды.
Да и вполне очевидно, что предел совершенству есть, он определяется чисто физическими ограничениями (невозможен КПД выше 100%, да и к 100% можно лишь приблизиться, но не достичь, и т.д.)

Видимо, процесс эволюции до выхода на плато куда более длителен, чем 50 тысяч поколений (для бактерий, для других живых организмов может быть меньше). Время на это есть - жизнь возникла почти 4 млрд лет назад.

[loro4ra.livejournal.com]

***предел совершенству есть, он определяется чисто физическими ограничениями****
Так если там постоянные мутации, то о каких физических ограничениях идёт речь? Надо будет - и хвост себе отрастят. Вот Вам и не предела совершенству.

[pogorily.livejournal.com]

Ну отрастят хвост, ну и что?
Любой орган - он не может быть слишком большим. Маленькой мартышке десятиметровый хвост ни к чему - он получится слишком тяжелый (ведь мартышке нужен хвост такой прочности, чтобы на нем висеть, поэтому он не может быть слишком тонким), мартышка его таскать не сможет. Физическое ограничение.
Значит, дорастет хвост до нужной длины - и все, хватит. Дальше невыгодно, выгод от удлинения хвоста меньше, чем невыгод.
Вот Вам и предел совершенству.

[loro4ra.livejournal.com]

Меня всегда удивляла способность мыслителей, с одной стороны, свято верить в эволюцию как священную корову, а с другой - ограничивать развитие каждой из особей неким пределом совершенства в связи с естественным приспособительным отбором к окружающей среде. Как же она происходит, эта самая эволюция, если все неизмено приспосабливаются к текущим условиям? За счет случайных "еще более полезных" мутаций? Так о каком пределе тогда может идти речь?

Кроме того, несмотря на то, что Вы безусловно правы насчёт ненужности конкретной мартышке конкретного десятиметровго хвоста, мне совершенно не понятны Ваши рассуждения, если применить их сразу ко всей системе живых организмов. Мартышке и повышенный объем мозга тоже был ни к чему, она бы с ним шею себе свернула, прыгая по веткам. Однако ничего - отрастили, и не жалуемся. По крайней мере, некотороые из нас.

[flavorchemist.livejournal.com]

В эволюцию никто не верит, тем более, как в "священную корову"
Не выдавайте желаемое за действительное.

[loro4ra.livejournal.com]

Что Вы имеете в виду? Эволюции не существует?

[cat-in-mind.livejournal.com]

мартышке - ни к чему. а вот нашим предкам был нужен - раз этот объем лишь увеличивался :)
причем даже не то, что нужен - но те, кто успешней пользовался большим объемом - выживали лучше.

вы забываете, что "текущие условия" всегда меняются. и тот, кто вчера быстро убегал от хищника, сегодня не может залезть на дерево, поэтому будет съеден другим.

[loro4ra.livejournal.com]

Как интересно у Вас получается: то есть эволюция идёт потому, что меняются "текущие условия". А с чего бы им меняться без развития эволюции?.. Причём что еще более интересно, неживая материя меняется в сторону разрушения, а живая, якобы приспосабливаясь к ней, наоборот, структурируется...

[pogorily.livejournal.com]

С мозгом то же, что с хвостом.
Мозг очень дорог в энергетическом смысле, потребляет массу энергии.
Поэтому мозг слишком крупный, конечно, позволяет лучше соображать, но это не окупается (с какого-то момента его укрупнения) затратами на его содержание.
Чем крупнее организм, тем крупнее может быть мозг (поскольку относительно всего тела он может оставаться не очень большим). Именно поэтому существо с интеллектом человека, но размером с мартышку или кошку (а тем более с муху) невозможно. Чтобы содержать мозг весом порядка килограмма и иметь с него пользу, окупающую затраты, надо весить десятки килограммов.

[loro4ra.livejournal.com]

***Именно поэтому существо с интеллектом человека, но размером с мартышку или кошку (а тем более с муху) невозможно***
А существуют точные расчёты? Можете дать ссылку? Буду признательна.

[fotovivo.livejournal.com]

Ой. Вот прям представляю как некогда с точными расчетами доказали бы, что эвм мощности незабвенной Одры невозможно иметь карманные размеры )
Что запрещает разумную жизнь на небелковой основе?

[gegmopo4.livejournal.com]

Кхм. Мозг слона намного больше мозга человека. Означает ли это, что существо размером с человека не может иметь интеллект слона?

[gegmopo4.livejournal.com]

Двадцатиметровой мартышке десятиметровый хвост может оказаться впору. Скорее всего, не для того, чтобы на нём висеть.

[gegmopo4.livejournal.com]

А отрастивших хвост исключают из эксперимента, как шибко умных (троих уже исключили).

[flavorchemist.livejournal.com]

Вот прямо интересно, каким образом КПД относится к эволюции.

[pogorily.livejournal.com]

Относится.
Организм потребляет энергию (химическую в виде пищи, а фотосинтезирующие - также в виде световой энергии) и расходует ее на:
создание химических веществ, из которых он состоит,
движение,
поддержание гомеостаза (в частности, теплокровные животные основную часть энергии тратят на обогрев себя, чтобы иметь стабильную температуру).

Раз есть преобразование энергии, есть КПД.
Понятно, что при ограниченности ресурсов (а они всегда ограничены) чем выше КПД, тем лучше. Но 100% он достичь не может. То есть рост КПД - дело эволюционно выгодное, но ограниченное пределами возможного роста КПД (на практике, конечно, оно ограничивается раньше тем, что ничто не даром и затраты на рост КПД начинают превышать выигрыш от этого роста).

[flavorchemist.livejournal.com]

Понял. У вас ошибка

Преобразование энергии из точки А в точку Б - да, КПД.
Только вот организм, зараза такая, точками А и Б не ограничивается. Может начать преобразовывать из А в С, или из Б в Д, или из Ю в Ж. и так далее. Как раз из-за ограниченности (и при этом многообразия) ресурсов

[pogorily.livejournal.com]

В любом случае количество доступной энергии ограничено. И КПД определяет, сколько из нее можно (в пределе) извлечь полезного.
Конечно, КПД - только одно из ограничений. Но оно есть.

Освоение нового - оно ведь не даром. Люди не могут питаться непосредственно нефтью или бензином, хотя эти продукты весьма высокоэнергетичны.

[pogorily.livejournal.com]

Чисто абстрактно, конечно, можно предположить многое.

Но давайте рассмотрим что-нибудь конкретное. Например, экосистему поверхностного слоя океана.
Вся энергия, получаемая этой экосистемой - солнечная радиация (около 1 киловатта на квадратный метр). в океане есть только вода и минеральные примеси, не являющиеся источником энергии. Солнечная радиация поглощается фотосинтезирующими организмами, их жрут гетеротрофы и т.д. Максимальная продуктивность квадратного метра ограничена поступающей энергией солнечной радиации и КПД каждого элемента цепочки.

[flavorchemist.livejournal.com]

Здесь я тоже не согласен.
Фиг с ним с фотосинтезом. Теоретически, конечно, у него есть предел эффективности. Но с гетеротрофами хуже. Потому что когда мы начнем говорить о системе - то нашему термодинамическому КПД мешает кинетика. Иными словами неэффективный организм вполне можете переплюнуть эффективного, просто если жрать будет быстрее. С меньшим КПД, но быстрее. А значит, общий КПД системы будет падать.

ну как с нефтью.

[darth-malachi.livejournal.com]

А почему бы нет? Если рассматривать мутацию как процесс потребляющий энергию (радиацию или тепло например), то полезность от одной мутации для организма (по критерию да/нет) в среднем уж никак не может равняться 1. Хорошо если 0,001 хотя бы получится.

[flavorchemist.livejournal.com]

Не, если усреднять, то полезность одной мутации скорее отрицательна)

[3seemingmonkeys.livejournal.com]

они может внешне стабильны, а внутренне - ого-го
в смысле, приспособленность растет
положить стабильный вид в какую-нибудь стабильную среду, как тех бактерий, тоже наверно можно будет увидеть рост приспособленности.
стабильность в природе - динамическое равновесие

[pogorily.livejournal.com]

Что значит "внешне-внутренне"?
Виды практически стабильны в целом - и внешность, и биохимия, и генокод.
И таких видов не до фига, а до фигища.

Отбор в стабильных условиях в основном оказывает стабилизирующее действие, поскольку оптимум за сколько-нибудь длительное время уже достигнут.

[3seemingmonkeys.livejournal.com]

внешне - в смысле, на первый взгляд
вы хотите сказать проводились подобные исследования живущих в природе видов?
эксперимент с бактериями уникален как раз тем, что он был проведен. и бактерии не случайно были выбраны - их удобно изучать.
не говоря о том что приспособленность в природе трудно замерить, т.к. там идет гонка вооружений и прогресс это бег на месте.