Нет предела совершенству?
Dec. 24th, 2013 01:16 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
macroevolutionДолгосрочный 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
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
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2013-12-24 11:37 am (UTC)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.
no subject
Date: 2013-12-24 12:50 pm (UTC)А существуют точные расчёты? Можете дать ссылку? Буду признательна.
no subject
Date: 2013-12-24 01:22 pm (UTC)Но есть основанные на изучении психологии детей факты, что для более-менее полноценного человеческого мышления нужен мозг семилетнего ребенка (дети моложе 7 лет сильно отличаются в этом смысле, они, например, не умеют правильно оценить расстояние до приближающегося автомобиля и поэтому им нельзя одним переходить дорогу, ну и многие другие отличия, не зря в школе учиться начинают примерно в 7 лет, до того мозг не созрел для школьного обучения, попросту говоря, слишком мал для него).
Сходные отличия имеют животные с меньшим мозгом. Тоже у них многого (тем большего, чем меньше мозг), не хватает, чтобы рассуждать по-человечески.
Например, только с определенного веса мозга животные могут решать такую задачу - за непрозрачный экран запускают игрушечный автомобильчик (к которому прикреплено что-то вкусное), надо догадаться, что автомобильчик выедет с другой стороны и перехватить его там.
Процент веса тела, который может занимать мозг, тоже известен. У людей он максимален, больше (в условиях отличных от тепличных искусственных) телу не прокормить.
Далее простая арифметика.
no subject
Date: 2013-12-24 01:30 pm (UTC)no subject
Date: 2013-12-24 04:09 pm (UTC)А при недостаточном размере мозга получается как с гориллами и шимпанзе.
Они могут обучиться речи (воспринимать - в том числе на слух, "говорить" только языком глухонемых или нажимая клавиши с пиктограммами, у них гортань не приспособлена издавать нужные звуки), причем именно в человеческом смысле, хотя и с ограниченным словарным запасом. Но сами создать речь не в силах, только люди могут их этому обучить. И даже своих детенышей они не могут обучить речи на своем уровне, интеллекта не хватает. То есть этот навык без людей естественным образом пропадет.
А вот кошку точно нельзя речи обучить. Дрессировкой вызвать определенную реакцию на те лили иные сочетания звуков - можно, но это именно дрессировка, а не обучение.
Не хватет у кошки мозгов.
no subject
Date: 2013-12-24 04:18 pm (UTC)no subject
Date: 2013-12-24 04:39 pm (UTC)Гидроцефалия - болезнь. При этом не мозг больше (при сохранении правильного его устройства), а в качестве одного из побочных последствий больше размер головы. Суть этой болезни - в том, что постоянно образующаяся в мозгу жидкость не полностью уходит из него, а остается, постепенно распирая голову. Это не приводит ни к чему хорошему.
no subject
Date: 2013-12-24 04:44 pm (UTC)no subject
Date: 2013-12-24 04:55 pm (UTC)Только там совершенно невероятное количество сложностей.
Очень это непросто - увеличить мозг и при этом ничего не напортить.
no subject
Date: 2013-12-24 05:32 pm (UTC)no subject
Date: 2013-12-24 05:20 pm (UTC)no subject
Date: 2014-01-23 02:40 am (UTC)У них еще и мозг не приспособлен для звуковой речи. Обезьяны не могут подать голос без определенного эмоционального состояния. Материально это организовано так: отвечающая за коммуникацию часть коры, зона Брока, - у обезьян не связана с голосовыми органами.
no subject
Date: 2013-12-25 04:22 am (UTC)Таки птички и кошки с их маленьким мозгом справляются.
Кстати, есть ли данные именно об энергетических затратах мозга разных животных? Это ж, наверное, меряли?
no subject
Date: 2013-12-25 09:26 am (UTC)Сходу ссылку не дам.
Что касается кошек и птичек - у них работают гораздо более примитивные механизмы.
Вот собаки - да, соображают. Видел бродячую собаку, которая ждала у перехода, пока загорится зеленый, после чего перешла. Но у собак мозг гораздо больше, чем у кошек.
Тем не менее собаку невозможно обучить пониманию речи, она только ключевые слова (команды) может научиться выделять и интонацию понимает. А ребенок речи учится.
no subject
Date: 2013-12-24 01:36 pm (UTC)Что запрещает разумную жизнь на небелковой основе?
no subject
Date: 2013-12-24 04:13 pm (UTC)В то время было уже доказано, что подобную систему можно вместить в кристалл размером с маковое зернышко, только вот технология до этого не дошла.
Насчет разума на небелковой основе - мы и жизни-то на небелковой основе не знаем.
Так что будет о чем говорить, если что-то такое удастся создать (или обнаружить) или хотя бы будут видны пути к этому. А в наше время - рано, разговор ни о чем.
no subject
Date: 2013-12-24 04:34 pm (UTC)Замечание риторическое и скорее в шутку, поддержания разговора никоим образом не требует, коль он нежелателен.
no subject
Date: 2013-12-24 04:48 pm (UTC)Если есть о чем - можно и продолжить.
Отмечу, что "Одра" - уже довольно позднее время. Уже микросхемы были, хотя и простые, и вопрос миниатюризации рассматривался всерьез, включая его теоретические пределы.
А вот во времена "Эниака" или БЭСМ-1 этот вопрос еще не стоял. Работало бы.
Впрочем, некоторые представления о миниатюризации были и тогда. В журнале "Радио" в 1954 году была статья об ЭВМ и их перспективах. Там писалось, что можно создать ЭВМ размером с телевизор (это, грубо говоря, около четверти кубометра). Очень маленькую по тем временам, когда ЭВМ большой зал занимала. Но там не указывалось ни в каком виде, что это предел. Просто сообщалось, что при некотором развитии уже имевшихся технологий это может быть достигнуто.
no subject
Date: 2013-12-24 05:22 pm (UTC)Мушинный мозг не потянет нужных мощностей при известных конструктивных решениях, но утверждение что принципиально не возможен разум размером с кошку/мышку, излишне категоричным. При некотором развитии небелковых технологий - так ли уж исключено? )
no subject
Date: 2013-12-24 05:51 pm (UTC)Мы, правда, не знаем, как на небиологической основе реализовать настоящее мышление, а не его имитацию (вроде удовлетворяющей "критерию Тьюринга", когда по общению с объектом человек не может определить, общается он с разумом или автоматом, для этого, как показала практика, достаточен довольно примитивный автомат, но мыслящим он от этого не становится).
Соответственно, пока трудно оценить и требуемые ресурсы.
no subject
Date: 2013-12-24 06:03 pm (UTC)no subject
Date: 2013-12-26 06:46 am (UTC)no subject
Date: 2013-12-24 04:06 pm (UTC)