macroevolution | Еще раз про "Логику случая" Кунина

Еще раз про "Логику случая" Кунина

Я наконец дочитал прекрасную книгу Евгения Кунина "Логика случая", которую уже раньше рекламировал.
Времени и сил, знаете ли, ни на что уже нет, в т.ч. и на чтение.

Существует ее отличная краткая аннотация, одобренная автором (но никоим образом не заменяющая саму книгу, разумеется!) Там и обсуждение с участием автора. Я пересказывать не буду. Только пару впечатлений.

Это очень, очень сильно. На редкость глубокое произведение.
Хотя небиолог многого не поймет, к сожалению. Да и не всякий биолог.
Я получил огромное удовольствие (благо все-таки был знаком с изрядной долей обсуждаемых фактов и исследований), не в последнюю очередь - от интеллектуальной мощи автора, которая чувствуется даже в языке.
Вот, например, название одной из глав (и такие подзаголовки в книге - не редкость):
"Ламарковский, дарвиновский и райтовский режимы эволюции, эволюция эволюционируемости, надежность биологических систем и созидательная роль шума в эволюции"
Говорят, что у человека 7 плюс-минус 2 регистра кратковременной рабочей памяти, т.е. человек, как правило, не может одновременно удерживать в сфере внимания более семи вещей. Ну, простых вещей, таких как цифра на экране, например. А в этом заголовке собрано вместе как минимум 6 весьма сложных понятий, плюс подразумеваемые связи между ними, тоже непростые. Чтобы полностью осознать этот заголовок, не говоря уж о том, чтобы его написать, требуется, по-моему, гораздо больше этих самых регистров, чем дано простому смертному! (в моих книжках, я сейчас посмотрел, большинство заголовков - однорегистровые). И это абсолютно не показуха, это естественный мыслительный процесс такой у человека.

Дальнейший текст - только для тех, кто читал книгу Кунина. Извините, нет времени на общепонятное подробное изложение.

Глава 12 (про происхождение жизни), а точнее, ее "скандальный" раздел про привлечение антропного принципа заставил крепко задуматься. Озаглавлен раздел в фирменном стиле: "Радикальная альтернатива: космология вечной инфляции, переход от случайности к биологической эволюции в истории жизни и переоценка роли крайне редких событий в эволюции". Суть в том, что история жизни убедительно реконструируется вспять до LUCA и даже немного дальше в прошлое, до появления примитивного аппарата трансляции, основанного на рибозимах, еще безбелкового. А вот то, что было раньше - то есть путь от простой абиогенной органики до появления этого самого аппарата трансляции - по мнению автора, реконструируется совсем не так убедительно. И поэтому автор допускает, что тут не обойтись без бесконечной инфляции, мультиверсума и слабого антропного принципа. Т.е. механизмы репликации РНК и трансляции появились просто случайно, в силу бесконечности мироздания (где все, что не запрещено законами сохранения, непременно произойдет, причем бесконечное число раз). А уже потом началась дарвиновская эволюция.

То, что это полный снос крыши, понятно, и автор это подробно обсуждает. По уровню (не)экономичности эта гипотеза в принципе мало отличается от гипотезы Божественного сотворения.
Я не собираюсь спорить, но мне все-таки кажется, что есть... что должны быть более экономные решения. Т.е. я ничего не имею против слабого антропного принципа, но ключевую границу - "переход от антропной причинности к биологической эволюции" (см. рисунок, там это - граница между голубым и белым) - возможно, следует все-таки проводить существенно ниже, т.е. не после уже готовой системы трансляции, а где-то в районе между "олигомерами" и "репликацией". Причем "репликацию", возможно, следует на этом рисунке поменять местами с "рибозимами".

coonin1

Сначала должна была появиться какая-то абиогенная система репликации олигомеров - РНК или каких-то других, предшествующих олигомеров. Есть ряд гипотез, где обсуждаются всякие полимеры с более-менее такими же азотистыми основаниями, образующими Уотсон-Криковские пары, но с разными "скелетами". Для простоты допустим, что это сразу была РНК. Причем эта абиогенная система репликации должна была реплицировать все молекулы РНК подряд, невзирая на последовательность нуклеотидов в ней. Т.е. на этом этапе уже было размножение, наследственность и изменчивость, но еще не было влияния наследственных изменений на эффективность размножения, т.е. отбора не было. Эволюция шла в чисто "Райтовском" режиме, 100% нейтрализм. (Есть же такая штука, как неферментативная репликация РНК, изучаемая Шостаком и его коллегами. Она идет пока очень медленно, по нуклеотиду в час, но ведь ее еще так мало изучали! (см.: Синтез РНК в протоклетках все-таки возможен) Только что выяснилось, что резко улучшает дело добавление цитрата. А если какие-нибудь аминокислоты, дипептиды попробовать (это, собственно, и предполагает Шостак)? Скорее всего, в мире РНК аминокислотные и пептидные кофакторы использовались с самого начала... Это напрашивается, когда смотришь на кунинскую модель становления трансляции, см. рисунок ниже)

Стало быть, например, сначала каким-то неизвестным способом просто реплицировалось все подряд. При этом должен был происходить химический отбор на устойчивость: самыми устойчивыми были не самые короткие олигомеры. Репликация шла с ошибками, частота ошибок на этом этапе вообще не имела значения. Но есть же принцип комплементарности ("главная тайна жизни" Ф. Крика), и он сам по себе обеспечивает некий минимальный уровень точности копирования, это вмонтировано в саму сущность РНК и ДНК. Ну а потом потихоньку стали появляться такие олигонуклеотиды, которые немножко ускоряли этот процесс абиогенной репликации. Т.е. некоторые молекулы РНК постепенно, очень понемножку, стали приобретать свойства плохоньких полимераз. И таким образом дарвиновская эволюция потихоньку, постепенно стартовала. И уже только после этого могли начать появляться всякие разные другие рибозимы и сложился мир РНК. И теперь эволюция шла уже на основе и дрейфа, и отбора. Но поначалу - в таком "расслабленном" режиме, с преобладанием дрейфа, что способствует эволюции сложности, как прекрасно описано у Кунина в предыдущих главах.

И второе соображение. Если мир РНК все-таки существовал, то я не понимаю, почему появление трансляции представляет такую уж неразрешимую проблему, что она требует привлечение "мира многих миров". Вот этого места я не понял совсем. Модель, которую сам Кунин описывает чуть выше в той же 12 главе, выглядит очень даже симпатично (см. рисунок).

coonin2

И другая модель, с трипликазой, тоже интересная.
Я не понял, почему автор считает их неубедительными, если принять, что эволюционирующий уже по Дарвину мир РНК все-таки существовал.
То есть проблема главная все-таки в появлении эффективной, достаточно точной репликации РНК, а трансляция уж будет.

С точной репликацией пока не очень хорошо, но все-таки есть быстрый прогресс в этой области
см.: Рибозимы могут размножать друг друга 0,88 ошибок на 100 нуклеотидов - это уже очень неплохо. А сколько лет работают с рибозимами? Меньше 30 лет. Прогресс еще будет. Кроме того, сообщества рибозимов могли размножаться не только за счет чистой репликации, присоединяя по одному нуклеотиду, но и за счет комбинации репликации с лигированием, сшиванием из кусочков, см. тут.

Извините за сумбур, нет возможности написать яснее и четче.

Flat | Top-Level Comments Only

Это ключевой момент. Когда теплое остывает, а холодное нагревается, и камень скатывается с горы, и застревает в удобной ямке внизу - это все очень здорово описывается началами термодинамики. Так и есть. И вдруг. Вот этот вот вектор "остывания мира" вдруг поворачивает вспять. Жизнь - это вектор в другую сторону.
Этот момент - когда родился(появился, возник) вектор "в другую сторону" - он ключевой. Казалось бы, ну что тут такого - много простой органики плюс миллионы лет (если долго мучиться - что-нибудь получится) - вот и получилось. Вполне может быть, получалось много раз, потом исчезало, и получалось вновь. Но этот момент - он просто волшебный какой-то. Это как если бы теплое не стало остывать, а камень не стал скатываться с горы.
Такая вот удивительная загадка.

Жизнь - это вектор в другую сторону.

Ух ты. С чего бы это?

Такая вот удивительная загадка.

Нет никакой загадки, кроме ограниченности ваших знаний и нежелания посмотреть на суть вещей совсем немного шире. Кстати, эта удивительная загадка регулярно происходит например в вашем холодильнике.

Edited 2014-05-08 18:55 (UTC)

Правильно ли я понял, что феномен жизни - такой загадки вовсе и нет, а отгадка феномена "жизнь" - регулярно случается в холодильнике?

Нет, вы неправильно поняли и противоречите даже сами себе.
В феномене "жизнь" нет ровным счетом ничего, что разворачивало бы вектор. Та же самая потенциальная яма, то же самое увеличение энтропии.

"жизнь" и "неживое" отличаются также, как черное от белого, т.е. принципиально; вот в этом смысле - "вектор в другую сторону". Допустим, вектор "неживого" ведет к тому, что температура мира станет одинаковой, всякое движение прекратится, энтропия максимальной, теплое остыло и камень скатился с горы. С вектором "живого" непонятно. Живое не остывает, а сохраняет свое тепло в следующих поколениях. Живое карабкается на этот холм, сидит потом на нем и думает.
И в этом - загадка.
где я себе противоречу?

Жизнь от неживого не отличается в общем то ничем. От слова "совсем ничем". Это те же самые тупые химические реакции по тупым химическим законам.

Холодильник - вам в пример. Он охлаждает холодное и при этом выделяет тепло, нагревая кухню. У него вектор в другую сторону направлен? Или он живой?

Edited 2014-05-08 19:56 (UTC)

Да можно просто ссылку дать - пусть самообразовыватся:
http://elementy.ru/news/430520

Жизнь рвется ввысь,
но в каждой песчинке мечта
Все также жестоко проста-
Рассеять энергию.
...
Законы для жизни
лишь только вторичны -
Первичны законы песка.
(В.Аргонов, "Неизбежность")

1) Где же, все-таки, я себе противоречу?
2) Холодильник, а также многие другие машины-механизмы, созданные человеком, без сомнения, имеют черты сходства с живым. А именно - питание, другими словами, - черпание энергии во внешнем источнике. И благодаря этой внешней энергии эти механизмы, - холодильник - могут осуществлять работу, которая приводит, локально, к уменьшению энтропии. Также и живые организмы, думаю, локально способны уменьшать энтропию. Хотя, наверное, правильнее говорить: сама структура живого организма, клетки, молекулы - являет собой нечто упорядоченное, этакую систему с общим внутренним вектором к уменьшению энтропии. Вот такое предположение. Еще раз другими словами: само существование и структура живого - это процесс уменьшения энтропии. И это распространенная точка зрения.
3)Еще раз, кратко: холодильник и "живое" имеют одну сходную существенную черту: питание. Различие в том, что (( "живое" - активно; (???)) в том, что "живое" оставляет потомство, а холодильник - нет.
4) Ключевое различие наших позиций:
"живое" и "неживое" по сути своей, не отличаются - ваша;
"живое" и "неживое" по сути своей, - этот нечто принципиально разное, и именно что - противоположное - моя;
можем ли мы, после этого, продвинуться в понимании, и взаимопонимании?
вот что интересно:
если идти от организма, к клетке, и глубже, к органическим молекулам, и вот тут остановиться, на уровне молекул, то картина предстанет совершенно удивительная: тупые химические реакции по тупым химическим законам, упрощенно говоря. И на этом уровне -"жизни" можно и не увидеть. С какого уровня начинается жизнь? Да конечно с организма. Здесь я чувствую удивительную загадку.
5) Так где же я себе противоречу? Или это был пассаж для красного словца?

Ладно, холодильник это сложно. Возьмём чайник. Простой электрический дисковый чайник. Добавим (можно мысленно) между выключателем и диском - реостат, дабы регулировать количество тепла, которое будет выдавать диск. Стенки термозаизолируем (у планеты нет стенок). Нальём в чайник воду. Всё пока просто - тепло снизу вырабатывается, сверху (через крышку) теряется. Модель планеты, нагреваемой Солнцем (и собственным теплом) и сбрасывающей теплоту в космос. Выставим реостат на минимум и включим чайник. Пока поступление тепла меньше теплопроводности воды - всё зашибись, энтропия увеличивается, идёт тепловое движение молекул, тепло спокойно сбрасывается. Передвинули реостат дальше, увеличили количество тепла. Диск нагревает нижние слои воды быстрее, чем тепло путём обычной теплопроводности успевает прогреть верхние слои воды. Тёплая вода расширяется, становится легче и вуаля - самоорганизация! Возникает конвекция, т.е. направленное движение потоков воды. Одна, две или несколько (в зависимости от размеров чайника и параметров жидкости) конвективных ячеек. Вода крутится, теплосброс идёт, состояние системы стабильное. Всё зашибись, добавим драйва, т.е. тепла. Следующий уровень самоорганизации - кипение. Система ещё усложняется - появляются пузырьки газа, которые растут в слоях перегретой жидкости и схлопываются в верхних, более холодных, отдавая им тепло (чайник шумит). Дальше, когда вся вода нагрелась до точки кипения, теплоперенос идёт только за счёт парообразования на диске чайника.
Это чистая, голая физика. Теперь добавим немного химии (например, спиртику и прочей органики) по вкусу. А химия нам даст дополнительные механизмы теплопереноса - эндотермические и экзотермические реакции. Начиная от банальных комплексообразований и заканчивая поликонденсацией и гидролизом. Принцип Ле-Шателье-Брауна - где чего в избытке, там оно и утилизируется. Там где много тепла - идут эндотермические реакции (точнее равновесие смещается в их сторону), там где тепла мало - экзотермические. Где воды много - идёт гидролиз, где воды мало из-за высушивания (модель "первичной пиццы"), вымораживания (модель "первичное мороженное"), высокой концентрации спирта (модель "первичный ликёр"), высокой концентрации жиров (модель "первичного маргарина") - там идёт поликонденсация. Т.е. грубо говоря - кругооборот вещества и тепла. И при всём многообразии этих химических процессов логика у них одна - усилить кругооборот (повысить ВВП) и противодействовать внешним изменениям (стабилизация обстановки). Я бы сказал, что первые "признаки жизни появляются уже на этом уровне. Но как быть с размножением?Среди всех этих реакций есть и автокаталитические, сиречь, сами себя ускоряющие, например реакция Бутлерова — автокаталитическая реакция синтеза различных сахаров из формальдегида в слабощелочных водных растворах в присутствии ионов металлов, например кальция. Впервые проведена и описана русским химиком Бутлеровым в 1861 году. Рибоза, та самая рибоза, которая входит в состав РНК, тупой моносахарид с пятью атомами углерода - способен сам катализировать свой собственный синтез. Из этих реакций "выживали" те, которые могли выжить, из тех кто мог катализировать свой синтез - выживали те, кто мог проводить его наилучшим образом.
Важный момент. То, что я тут говорю касается не отдельных "дарвиновских прудов", не отдельных геотермальных источников. Это касается фактически всей гидросферы, верхнего слоя литосферы и нижних слоёв атмосферы. Процесс "химической эволюции", оптимизирующий процессы массотеплопереноса, происходил во всём объёме "протобиосферы", но проходил он по тем же, установленным Создателем физическим и химическим законам, что действуют и внутри обыкновенного электрического чайника.

Мдя, накарябал. Сейчас к себе в журнал уволоку, чуть позже нормально оформлю.

Edited 2014-05-11 07:42 (UTC)

"Модель планеты, нагреваемой Солнцем (и собственным теплом) и сбрасывающей теплоту в космос."
Как чайник сбрасывает тепло - понятно. Но планета? Вокруг - космическое пространство, практически - вакуум. Теплопроводность вакуума близка нулю? Как, интересно, происходит этот сброс тепла на границе атмосфера - космос.

Если вам верить, то какая вообще тайна жизни? Загадка возникновения жизни? - не смешите мои тапочки. Вот что следует из вашего повествования.
Энтропия - что за зверь такой, не очень-то понятно. Теплое остывает. Это да. Система стремится к термодинамическому равновесию. Так и есть. Если веслом гребануть (гребнуть?), по бокам мы увидим завихрения воды. Закручивающиеся воронки. Это сообщенная нами энергия не только лодку двинет, но и мини-вихри создаст. Потом эти завихрения ослабнут, и исчезнут. Тут вот что мы видим: энергия в конечном счете все равно распределяется равномерно, не так прямолинейно, как между остывающим стаканом и комнатой, а несколько кружными путями, завихряясь, но все равно, в конечном счете получаем равномерное термодинамическое равновесие. Камешек отпустили - он тупо, прямо и быстро(время) упал на землю. С той же высоты(та же потенциальная энергия) отпустили крылатку клена - и полетел вертолетик! Красиво, витиевато, и не быстро - система придет к тому же результату. "Жизнь" в целом, как эта крылатка - не нарушает физических законов. И все закончится понятно как. Но. Как летим зато! Мы - не остывающие стаканы. Мы, точно выигрываем время. И - уверен - что-то происходит еще.
Спасибо за ответ.

Сброс тепла проходит простым и типичным способом - излучением. А биосфера в целом, как за счёт принципа Ле-Шателье, так и за счёт эволюционных механизмов (см. Фиалковый мир) этот сброс оптимизирует. Жизнь это не "случайные завихрения" в воде, а закономерный механизм регулирования сброса/запасания энергии, подобный конвекции в чайнике.

Насчет сброса тепла Земли в космос излучением, - ок, но я еще уточню при случае.
Вот насчет "биосфера оптимизирует". Мысль понятна, я согласен с ней - фактически, по сути, это тоже самое, что я назвал медленным и красивым падением крылатки. Я против термина "оптимизирует". Биосфера( равно как и другие процессы, явления или организмы) не может оптимизировать, быть безжалостной, или альтруистичной, и т.д. Это антропоморфизм какой-то:) Да не какой-то, а самый что ни на есть обычный антропоморфизм. "Случайные завихрения" в воде или воздухе вовсе не случайны, а очень даже закономерны. Физические и химические законы - вот под чью дудку пляшет мир. (и это метафора, о не антропоморфизм :-) Но. Вот это самое маленькое Но. Жизнь упорядочивает. Упорядочивает себя и мир вокруг себя. Здесь важна точность формулировок, поэтому: жизнь - это и есть упорядочивание. Организмы, словно кванты. Отдельные кванты появляются и исчезают, но поток не иссякаем. Мы видим процесс упорядочивания, который все более усложняется. (это поиск точных формулировок) И мы, люди, - способны осознавать всю эту эволюция жизни и упорядочивания. Порядок и беспорядок противоположны, это так. Жизнь "наводит порядок"? И люди - со своим разумом - на передовой? Еще разок: жизнь следует физ и хим законам, и как красиво следует! Но: что это за "законы упорядочивания" в ней присутствуют? Та-ка-я загадка!

Лично я, как человек православный, склонен выносить разум за скобки физико-химических процессов, по крайней мере к ним он не сводится (но это отдельный разговор, и не в этой теме).
А биосфера (и протобиосфера) "оптимизируют" перенос тепла в том же смысле, что и явление конвекции. Если поступление тепла больше, чем с ним может справиться теплопроводность воды, то нижние слои прогреваются быстрее верхних, плотность их падает и они закономерно поднимаются вверх. Аналогично и с явлениями гидролиза-поликонденсации. Высушивает солнышко пруд с "первичным бульончиком" - идёт поликонденсация с выделением свободной воды и поглощением энергии, пошёл дождик - органика начала гидролизироваться, поглощая воду и выделяя энергию. Чистая физико-химия. И всё это в масштабе планетарного кругооборота веществ. Условно говоря - "молочные реки в кисельных берегах". Не "посреди бесконечной, враждебной всему живому пустыни, в единичном дарвиновском пруду, появилась жизнь, победоносно (и вопреки всему) захватившая всю планету", а "процессы энергопереноса в протобиосфере, приводили к формированию всё более сложных, энергоёмких и сравнительно устойчивых молекул энергопереносчиков, отбору автокаталитических процессов синтеза, повышению устойчивости систем с противоположно направленными химическими реакциями находящимися в динамическом равновесии".

Все верно. Жизнь как механизм это вектор в другую сторону. Ошибка своего рода. Аддиктивный потенциал которой перевесил запроектированный.

учитесь выражать свои мысли простыми словами, тогда с вас можно будет понять.

А зачем?
вы думаете есть дело до случайного попадания в униссон?

А жизнь и правда ошибка. Не понимаю что вы нового увидели в этой фразе?

Затем, что говорить самим с собой является верным признаком наступающей шизофрении.

Ошибка - это ваше субъективное суждение

Да уж, и это говорят люди с дополнительной сакральной хромосомой...

А мое суждение, как и ваше, - действительно субъективное по определению. Давно, кстати, хотелось понять, почему слово "субьективное" частенько смешивают с мемами "плохое", "неправильное" и т.п. Субьективное означает всего лишь точку зрения субъекта, а не объекта вопроса. Это если вдруг вы об этом не знали.

А то что Жизнь как механизм всего лишь ошибка вселенной, движущейся к тепловой смерти вам подтвердит любой физик, любой продвинутый технократ, финансист, математик и т.д. Для этого вывода не нужно быть биологом.
И, кстати, то самое такое долгое ненахождение братьев по разуму - только подтверждение этому.

Мы итог незапланированной(незапроектированной) ошибки. Ошибки в том смысле, что появилась она вопреки всем обьективным законам. Совершенно случайно ее потенциал аддиктивности оказался выше и она получила развитие.

Ох.
Погуглите "сопряженные реакции".

Да? И возникновение конвекции в электрическом чайнике (см выше) это тоже ошибка вселенной?

Это вы так иронизируете или просто дуркуете? К Жизни возникновение конвекции никакого отношения не имеет.

Как и слово "ошибка" не несет впечатка негатива. Это просто синоним "не правильно", т.е. против введенного правила. И к слову "правило" тоже есть претензии. Оно есть далеко не во всех языках. Более правильно использовать слово "паттерн" или "шаблон".

К нехитрой мысли о "жизни вопреки" можно легко прийти исследуя в пределе многие процессы, сопровождающие эту Жизнь. Впервые я это отметил на лекциях по СТО. Потом на спецкурсе по теме "генетические алгоритмы" в исследовании операций (это о стохастичности самого механизма редупликации РНК и о вероятностной судьбе вселенных). Потом увидел у Маркса в его Капитале. Потом в биохимии. Тысячи их.

Нужно только не прятать от этой простой мысли голову в песок. Или на вас давит мысль что никакого божественного предназначения небыло? ;-) Вы от этого себя уважать меньше станете?

"К Жизни возникновение конвекции никакого отношения не имеет" - доказать это утверждение сможете?
То, что явление самоорганизации вполне возможно в неравновесных термодинамических системах - с этим-то Вы согласны?

Гы. Я же не какой-то полоумный неоязычник, который живёт в лесу, молится колесу, я православный. Я точно знаю, что Жизнь сотворил Господь Бог, и именно так, как это описано в Библии. Жизнь - не ошибка, она появилась в соответствии с установленными Богом законами природы, и по Его воле.

Edited 2014-05-11 08:37 (UTC)

Блажен кто верует, ему светит Солнце.

Каждый управляет своими воззрениями сам, кто-то мозгом, а кто-то тонкой химической надстройкой - психикой. Которую умелый кофешанк украшает узорами на поверхности кофейной пены - суть психики.

Сейчас мы обсуждаем явление самоорганизации, сиречь спонтанного, но закономерного снижения энтропии в неравновесных термодинамических системах.
Вы согласны, что это явление (самоорганизация, спонтанное повышение сложности системы) наблюдается в обычном электрическом чайнике (налитой в него воде)?

(no subject)

yyamaa.livejournal.com - 2014-05-11 09:22 (UTC) - Expand

(no subject)

yarsmirnov.livejournal.com - 2014-05-11 10:12 (UTC) - Expand

Да ничо, я регулярно слышал, что Земля - это изолированная система, и в результате Второго Закона Термодинамики нам всем кранты, если бы не Воля Господа.

Все эти Начала Термодинамики - вообще полная засада. Потому что некоторые граждане не понимают, что Начала всего лишь запрещают некоторые вечные двигатели. А двигатели невечные, навроде жизни, не запрещают.

Flat | Top-Level Comments Only