Еще раз про "Логику случая" Кунина
May. 8th, 2014 08:57 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
macroevolutionЯ 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".
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).
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.
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".
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).
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.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2014-05-08 07:15 pm (UTC)no subject
Date: 2014-05-08 07:28 pm (UTC)В феномене "жизнь" нет ровным счетом ничего, что разворачивало бы вектор. Та же самая потенциальная яма, то же самое увеличение энтропии.
no subject
Date: 2014-05-08 07:48 pm (UTC)И в этом - загадка.
где я себе противоречу?
no subject
Date: 2014-05-08 07:53 pm (UTC)Холодильник - вам в пример. Он охлаждает холодное и при этом выделяет тепло, нагревая кухню. У него вектор в другую сторону направлен? Или он живой?
no subject
Date: 2014-05-09 05:07 am (UTC)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")
no subject
Date: 2014-05-09 06:21 pm (UTC)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?
no subject
Date: 2014-05-11 07:41 am (UTC)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.
no subject
Date: 2014-05-11 05:27 pm (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.
no subject
Date: 2014-05-15 02:50 pm (UTC)no subject
Date: 2014-05-15 06:14 pm (UTC)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!
no subject
Date: 2014-05-16 06:58 am (UTC)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".