kaipa: (Default)
Прочитал статью Д.С. Чернавского "Проблема происхождения жизни и мышления с точки зрения современной физики. Статья 2000г, поэтому можно считать, что она устарела, но тем не менее. Подход сильно отличается от химико-биологического Никитина и Кунина, и тем интересен.

Чернавский рассматривает несколько принципиальных проблем происхождения жизни и эволюции:
1. Возникновение механизма авторепродукции и генетического кода.
2. Проблему хиральной ассиметрии
3. Проблему больших эволюционных скачков

Первая проблема -- это именно то, что заставило Кунина вспомнить о мультиверсе. Уж слишком маловероятно случайное появление готовой системы трансляции/репликации, а правдоподобных сценариев постепенного усложнения не видно. У Никитина, впрочем, описаны возможные пути решения. Чернавский предлагает (и, судя по ссылкам на предыдущие работы эта идея с середины 70х) изменить постановку задачи. Первые системы репликации не обязаны быть универсальными, они могли реплицировать вполне конкретный белок или несколько белков, например, себя. Без всякого генетического кода. Близкая аналогия -- иероглифическая письменность и алфавит. Генетический код появился позднее в результате мутаций и конкуренции подобных простейших репликаторов. Модель, как это могло происходить, приведена в статье. В этом случае вероятности уже вполне укладываются в возможности случайного перебора на протяжении сотен миллионов лет.

Хиральная ассиметрия, с его точки зрения, могла возникнуть вместе с системой репликации. При репликации уже необходима оптическая согласованность аминокислот и сахаров, то есть простейшие репликаторы отбирали правильно ориентированные молекулы. Одновременно могли существовать и "правые" и "левые" варианты репликаторов, но это равновесие неустойчиво, и в конце концов остался только один. При этом подходе нет смысла искать внешние причины появления ассиметрии, различные гипотезы которых рассмотрены у Никитина.

Проблема эволюционных скачков тоже решается неожиданно, но я не уверен, что такое решение соответствует текущим знаниям о строении геномов, которых 15 и более лет назад просто не было. Чернавский предполагает, что наряду с активной, кодирующей частью, в ДНК есть большой пассивный некодирующий архив, склад генов, которые подвергаются мутациям, как и все остальное, и как-то меняются, но до поры до времени "спят". И этом пассиве и возникают случайным образом достаточно сложные участки, которые в результате мутации могут блоком, целиком "включиться" в активную кодирующую часть и привести к появлению эволюционных скачков. В некотором роде это согласуется с теорией нейтральной биологической эволюции.

Дальше в статье большой раздел про информацию, ее (само-)цель и жизнь как самовоспроизводство информации, который мне показался в целом мутным. И последний раздел про возникновение мышления. Мышление понимается как распознавание образов. Это, насколько я понимаю, достаточно ограниченная и устаревшая на сегодня концепция.

В целом, несмотря на год написания статьи (2000), у меня сложилось впечатление, что эта работа из 70-80х, когда еще не было геномики. С одной стороны, это ее ограничивает, с другой, заставляет искать решения биологических проблем небиологическими способами.
kaipa: (Default)
По наводке Шляпника ([livejournal.com profile] russhatter) прочитал серию статей Никитина в "Химии и жизни" о биогенезе. Тема сопрягается с "Логикой случая" Кунина, но хотя, как следует из аннотации, Никитин занимается эволюционной геномикой, он смотрит на эволюцию с другой стороны: со стороны эволюции химических реакций и соединений, которые участвует в синтезе белка, транскрипции и репликации, фотосинтезе и т.д. Там довольно много собственно химии, но понять основные мысли можно и без глубокого знания оной. Многие факты были для меня новыми и неожиданными. Методы исследований тоже. Несколько особенно запомнившихся.

1. Показано, почему органика именно углеродно-кислородная, а не на основе кремния, фтора, серы или бора, которые могут образовывать похожие структуры. То есть жизни на других основаниях возможны, но существенно менее вероятны, в силу распространенности элементов, которая следует из ядерных реакций в звездах.

2. Хиральная чистота. Оказывается, подавляющее большинство аминокислот и сахаров ориентированно в пространстве одинаково. Но при абиогенном синтезе белков получается равномерная смесь "правых" и "левых". Химики довольно долго придумывали "естественные условия" при которых могли получиться хирально чистые аминокислоты и сахара, но вроде нашли ряд способов, как это могло произойти.

3. Ультрафиолет, то есть Солнце, участвует практически на всех этапах развития белковых структур. Например, солнечный ультрафиолет может служить фактором отбора по следующим направлениям:

— отбор самых УФ-стойких азотистых оснований, образующих комплементарные пары, среди других ароматических соединений;
— отбор хирально чистых олигонуклеотидов среди рацемических;
— отбор длинных молекул РНК по сравнению с более короткими;
— отбор молекул РНК, содержащих локальные двуспиральные участки (шпильки) среди молекул со случайными последовательностями.

4. Ионный состав окружающей среды во время формирования первых биомолекул и клеток можно предположить по составу цитоплазмы, так как до появления мембраны (РНК-мир) все реакции происходили в окружающей среде и "приспособились" к ним. Потом это менять уже было поздно. Химический состав древних белков дает дополнительные данные. В частности, теория "цинкового мира", по составу цитоплазмы и древних белков выглядит убедительнее, чем конкурирующая теория "железного мира".

5. LUCA -- да, не один организм, скорее всего, а сообщество протоогранизмов.

В последнее время ученыесклоняются к представлению о LUCA как о сообществе реплицирующихся молекул РНК и ДНК, обитавшем на поверхности минералов, но имевшем липидные мембраны. Возможно, мембраны покрывали плоские скопления белков и нуклеиновых кислот на поверхности минерала, не давая им растворяться в воде, а также ограничивали свободно плавающие пузырьки — расселительные стадии плоских «организмов-сообществ», первые объекты, похожие на клетки. Одни репликаторы, составлявшие эти сообщества, обладали кооперативным поведением и в дальнейшем вошли в состав клеток. Другие паразитировали на сообществе — и стали предками вирусов. Горизонтальный перенос генов объединял эти репликаторы в достаточной степени, чтобы они не могли эволюционировать как раздельные биологические виды.

6. Интересная теория, объясняющая резделение бактерий и архей, при изменении климатических условий.

Теория «цинкового мира», среди прочего, легко и естественно объясняет расхождение линий бактерий и архей и появление их отличительных свойств. Ранее для их разделения предлагали географическую изоляцию, но сама по себе изоляция не создала бы таких фундаментальных различий. В «цинковом мире» их пути расходятся, когда падение давления атмосферы более не позволяет геотермальным источникам выносить на поверхность сульфид цинка. Его старые отложения тают под солнечным светом, расходуясь на абиогенный фотосинтез, <…>, и населяющие их протоорганизмы оказываются в кризисе. Из этого кризиса они нашли два выхода. Одна группа, давшая начало бактериям, покинула геотермальные биотопы и научилась использовать энергию света самостоятельно, с помощью пигментов, из которых впоследствии сохранился хлорофилл. Они, скорее всего, произошли от обитателей верхних, самых освещенных слоев отложений ZnS, где еще до кризиса им пришлось создать пигментные системы для защиты от ультрафиолета мембран и мембранных белков. Другая группа не смогла отказаться от родной геотермальной химии и последовала за тающими сульфидными источниками в морские глубины и вечную темноту. Им пришлось освоить хемоавтотрофное питание, например используя энергию реакции метаногенеза: CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O. Они стали археями.

7. Интересно, что сначала возник сульфидный фотосинтез и сульфатное "дыхание". То есть вместо кислорода под действием света одними "организмами" синтезировалась сера и ее соединения, а другими сульфаты использовались для окисления глюкозы. Кислородный фотосинтез возник позже, когда серы стало "не хватать". Причем, утверждается, что достаточно понятно, как именно это происходило: "О происхождении фотосинтеза могут рассказать последовательности участвующих в нем белков и пути биосинтеза пигментов"

8. Гипотеза происхождения ядра эукариот не от бактерии, а от вируса. Насколько я понял, не мейнстрим, но в последние годы обретает все больше сторонников, так как позволяет лучше объяснить некоторые моменты, например, происхождение полового размножения и мейоза. Роль вирусов в эволюции вообще, возможно, выше, чем принято считаеть. В частности, есть гипотеза, что ДНК как носитель генетического кода (вместо РНК) была "придумана" вирусами в рамках "гонки вооружений" с защитными системами, и уже потом подхвачена другими огранизмами. Многие белки также были синтезированы в вирусах, изменчивость которых существенно выше, чем у бактерий и архей. Если гипотеза насчет вирусного происхождения ядра пока только гипотеза, то некоторые ферменты и системы клетки имеют доказанное происхождение от вирусов. Так что фантастика на тему изменения свойств клеток и организма посредством лизогении совсем даже не фантастика.
kaipa: (Default)
Найдено у ИП, но я обратил внимание несколько на иное, чем он. Возможно, потому что читал статью Кунина про мультиверс.

Это завершающая часть материалов о современном состоянии науки о происхождении жизни. Интересно почитать все, написаны живым языком, и акцентируют на проблемах, а не успехах. Последняя часть более философского плана, и в ней мне показалася интересным этот фрагмент:

... Разве не развивается наука путем фальсификации (т.е. опровержения) ранее предложенных гипотез и заменой их на новые, способные включить новое знание в картину мира? Пожалуй, что и так. Но как раз этого и не происходит. Была ли фальсифицирована гипотеза о том, что биомолекулы возникли на примитивной Земле в ходе самопроизвольных химических реакций? А разве была фальсифицирована гипотеза о том, что протоклетки (известные также как пробионты) образовывались из вещества, сходного с протеиноидом, полученным в экспериментах Фокса? А гипотеза о том, что дарвиновский или иной отбор на добиологическом уровне мог привести к постепенному образованию механизмов трансляции? На возможность последнего дружно указывают автору рецензенты статьи, о которой речь идет в этой части.

Нет, они не были фальсифицированы так, как это может произойти с гипотезами, которые касаются ныне существующей жизни. Да может ли вообще быть фальсифицирована «большая гипотеза» аристотелизма-геккелизма-энгельсизма, гласящая, что живое самопроизвольно возникло из неживого? Каким образом она может быть фальсифицирована? Нет, речь идет не о фальсификации одной гипотезы и выдвижении новой, но каждый раз о переводе этой «большой гипотезы» на язык современного естествознания.


Эта достаточно простая мысль мне как-то не приходила в голову. Существует достаточно много научных (то есть признанных научным сообществом) гипотез, которые невозможно фальсифицировать. Кроме ряда гипотез о процессах, которые могли бы привести к возникновению жизни, наверняка такие существуют и в космологии, и где-то еще, когда изучаемое событие ненаблюдаемо в принципе, хотя известен конечный результат и некоторые косвенные свидетельства.

Как раз Кунин, хорошо чувствуя и понимая те сложности, которые сопровождают объяснение возникновения пребиотических структур, РНК-жизни и т.д., предлагает гипотезу полностью научную, которая может быть фальсифицированна. И эта гипотиза (напомню, речь идет о возникновении жизни как случайного события, реализовавшегося "у нас" в результате мультиверса) нам кажется странной, "ненаучной". Если роль случая в статистической физике или квантовой не кажется чем-то удивительным, то тут кажется, и еще как. Хотя с точки зрения науки -- это явления одного порядка, просто в одном случае мы наблюдаем совокупность исходов случайных событий, а в другом -- один случайный исход.
kaipa: (Default)
По мотивам записей "Недостижимая фундаментальность" и "Лука и Лека" френды накидали ссылок (спасибо!) на "дополнительное чтение", которые я соберу в одном месте, здесь, чтобы не потерялись.

Quantum theory as the most robust description of reproducible experiments -- статья, в которой авторы (включая Михаила Кацнельсона) обосновывают свой подход к построению теорий.

Ю.А. Манин. Математика как метафора (есть pdf) -- цикл статей и очерков, в том числе о роли языка в познании.

Рецензия ИП на "Логику Случая" -- не совсем даже рецензия, а довольно остроумная выжимка основных идей. Я ее каким-то образом пропустил в своем время, так как был в те дни в зимнем отпуске, и не очень внимательно следил за лентой.

М.А. Никитин. Биогенез. -- цикл статей, опубликованных в замечательном журнале "Химия и Жизнь", про происхождение жизни, хорошо дополняющий книгу Кунина.

Все это я еще не читал, начал со статьи Кацнельсона.

Сюда же добавлю книги Ожигова "Конструктивная физика" (1,2, легко ищется), на которые я уж не помню каким образом выплыл. Попытка выводить физические теории и законы не средствами традиционного математического анализа, а средствами конструктивной математики. (хм, интересно, что при отсутствии актуальной бесконечности определения предела по Коши и Гейне не эквивалентны). Зачем это нужно? Интуитивно понятно, что все физические объекты конструктивны, бесконечностей и бесконечно малых не существует, и т.д., а классический анализ весь построен на бесконечностях. Но пойму полностью (если пойму), когда дочитаю.
kaipa: (Default)
Далеко в Восточной Сибири, в низовьях Колымы, уже несколько десятков лет существует плейстоценовый парк. На его территории ученые пытаются воссоздать экосистему плейстоцена, то есть времени мамонтов (сноска: оказывается, на острове Врангеля мамонты дожили до исторического времени, последние вымерли примерно 3.5 - 5 тыс лет назад, во времена Древнего Египта, Хеттского царства, Месопотамии и т.д.). На сайте парка есть научное обоснование, которое четко отвечает на вопрос "зачем". Оно не длинное, но я его вольно проинтерпретирую своими словами.

В плейстоцене на севере, там где сейчас тундра и лесотундра, доминировала так называемая тундростепь. Как и южные степи, тундростепь отличалась богатой травяной растительностью, которая поедалась и вытаптывалась крупными травоядными (момонтами, овцебыками и т.д.). И длинная зима не была этому помехой, так как за короткое лето успевало вырасти столько всякой травы, что сена хватало на длинную зиму. Но неожиданно развились люди, поубивали крупных хищников, и в их отсутствие экосистема тундростепи сломалась и за несколько сотен лет превратилась в тундру. (кстати, аналогично некоторые субтропические степи и саванны человек превратил в пустыни). Ученые проводят обратный эксперимент: реинтродуцируют животных в соответствующих условиях, чтобы попытаться восстановить экосистему.

Почему это не только интересно, но может быть и полезно? Потому что энергетическая эффективность, если можно так выразиться, степи и тундростепи гораздо выше леса или тундры. Если по-простому, то масса травы при одинаковых условиях растет гораздо быстрее леса и кустарника (к слову, рекордсмен по скорости роста массы за единицу времени -- это, кажется, какие-то простейшие водоросли). Сейчас тундры почти без людей и животных. Если удастся их восстановить до уровня тундростепи, то с них можно будет "собирать урожай" в виде тех же овцебыков, маралов и т.д. При наших субарктических просторах никакой продовольственный кризис будет не страшен.
kaipa: (Default)
Урывками продолжаю читать "Логику случая" Евгения Кунина. Научно-популярная книга по современной геномике и эволюционной биологии. Гораздо более сложная и "научная", чем "Рождение сложности" Маркова. Там очень много важных деталей, но я пытаюсь уловить некоторые общие новые мысли. Одна из них состоит в том, что применимость эволюционного "Дерева жизни" очень сильно ограничена, и ограничена в основном многоклеточными. В мире бактерий и архей, и в большой степени одноклеточных эукариот, эволюция не может быть выстроена деревом, так как ключевую роль играет не наследственность, а горизонтальный перенос генов (ГПГ). Суть в том, что гены или группы генов передаются между разными, не обязательно близкородственными организмами. Не ДНК целиком, а кусочки. Из-за этого в ДНК оказываются намешаны самые разные гены с разной "родословной", и хотя историю изменений каждого гена еще можно представить в виде дерева, но для организма в целом это уже невозможно. Для того чтобы описать наследственные связи в этом случае используют понятие филогенетической сети.

У эукариот клетка более совершенна, механизмы репликации и транскрипции генов меньше подвержены случайному влиянию извне, поэтому влияние ГПГ меньше, хотя и может присутствовать. Кстати, генная инженерия - это не что иное как искусственный ГПГ. Также вспоминаю, что в недавнем фильме "борнианы" "Эволюция Борна" людей изменяли (улучшали выносливость и интеллект) посредством заражения специальным вирусом, который содержал дополнительные гены с нужными свойствами.

Теперь про Луку и Леку.

Лука -- это русская транскипция от Last Universal Common Ancestor. Реконструированный методами эволюционной геномики общий предок всех существующих живых существ. Вернее, не сам он, а его набор генов. Но так как все гены отвечают за какие-то функции, то можно примерно понять, что умел Лука. Жил он давно, 3.5-3.8 миллиардов лет назад; с тех пор как я учился в школе, жизнь постарела на пару миллиардов лет. Причем, это не зарождение жизни, а именно общий предок всех нынешних организмов. Жизнь зародилась еще раньше.

Лека (Last Eukaryotic Common Ancestor) -- это общий предок эукариот, то есть клеток с ядром, если по-простому. Возраст Леки куда скромнее: "всего" около 1.2 миллиарда лет. Опять же, это не значит, что эволюции понадобилось 2.5 миллиарда лет, чтобы "изобрести" более совершенную клетку (путем комбинирования более простых, так как все клеточные органеллы -- это в прошлом независимые организмы), но до наших дней дожили потомки именно Леки.

На первый взгляд кажется, что жизнь миллиарды лет развивалась чрезвычайно медленно, Леке понадобилось еще более полмиллиарда лет, прежде чем от сэволюционировал в многоклеточных. А потом наступил Кембрийский взрыв, и понеслось. Но это лишь кажется. Генетическое разнообразие одноклеточных на порядки больше, чем многоклеточных. И эволюция миллиарды лет бурлила, выискивая наиболее эффективные способы строения клетки, проведения химических реакций, транскрипции и репликации ДНК. Огромная невидимая работа, к тому же еще и не слишком явно поддерживаемая отбором. Видимое разнообразие современных видов во многом кажущееся. У человека и банана совпадает примерно половина генов.
kaipa: (Default)
В самолетах все привычнее (и дешевле) становится интернет, и вот, читая бумажную "Логику случая" Евгения Кунина (интереснейшая, хотя и очень не простая книга по эволюции и геномике, рекомендую двумя руками, и Марков ее тоже рекомендует), отвлекся на его статью "The cosmological model of eternal inflation and the transition from chance to biological evolution in the history of life". В этой статье Кунин предлагает гипотезу, что так как возникновение системы трансляции-репликации РНК пока (пока) не удается объяснить в рамках теории эволюции, и эта проблема ему видится принципиальной (то есть, эта система -- двигатель эволюции, но двигатель не может создать себя сам), то почему бы не привлечь теорию мультиверса, для объяснения возникновения именно этого феномена (трансляции-репликации РНК), от которого потом стартовала биологическая эволюция. Это кажется на первый взгляд жульничеством, но на только на первый. Теория полностью научна в попперовском смысле. Например, если жизнь, подобная земной, будет обнаружена на Марсе или где-нибудь еще недалеко, то это будет означать, что теория неверна, потому что перенос невозможен, а вероятность, что в небольшой области пространства одновременно и одинаково возникла жизнь случайным образом, мала даже по меркам мультиверса. Вероятно, этот вопрос в книге тоже разобран позже, в 12-й главе, так как Марков активно начал полемизировать у себя в блоге именно после прочтения книги Кунина. Но конкретно по этому вопросу, можно сначала почитать статью, так как в ней, почти как в ЖЖ, в конце статьи идет дискуссия с несколькими рецензентами, позволяющая лучше понять, что имеет ввиду автор, и какие возражения возникают у других ученых. Ну и ответ Маркова по ссылке выше, тут и тут.

Все это переварить и осознать не просто. Но попытаться можно.

Волки

Jan. 15th, 2014 04:39 pm
kaipa: (Default)


Интереснейшее интервью грузинского этолога Ясона Бадридзе, много лет изучавшего волков в их естественной среде и даже жившего с волками в стае. Он изучал социальное поведение, коммуникацию, способы обучения щенят и обучаемость вообще и т.п. Полученные знания и опыт позволили потом ставить эксперименты по реинтродукции, то есть обучению вольной жизни щенков, рожденных в неволе (или отлученных от родителей). Насколько я понимаю, проведенная им успешная реинтродукция нескольких волчат -- его основной научный результат, подтверждающий правильность наблюдений и выводов (по этой теме он защищал докторскую). У него много статей, и большая монография, где подробно описано многое, из рассказанного на интервью.

Мне показались особенно интересными наблюдения и эксперименты по обучаемости и передаче опыта. В частности, им показано, что хищническое поведение волков не врожденное, а приобретенный посредством длительного обучения в стае навык. Причем, необходимым условием для этого является "тренировка ума" на решение экстраполяционных задач, которая происходит в процессе игры в подростковом возрасте.

Отдельно замечу, что в интервью затронута тема про коммуникацию волков, но статей, с более подробным описанием его наблюдений и текущего взгляда на проблему, я сходу не нашел. Еще одно интересное наблюдение, что волки, оказывается, "могут считать" до семи. Что согласуется с человеческой способностью удерживать в поле внимания одновременно 7 предметов (в среднем). Возможно, это связано.

Спасибо за наводку [livejournal.com profile] whiteferz via http://abrod.livejournal.com/503855.html?thread=7075375#t7075375
kaipa: (Default)
Как математик и программист (одним словом -- мехмат) из Яндекса Андрей Плахов ([livejournal.com profile] plakhov) интересуется проблемами эволюционной биологии. "Интересуется" -- наверное, самое удачное здесь слово, в какой-то момент ему это стало просто дико интересно, он стал читать серьезные книги, пробовать мат. модели, думать, спрашивать, популяризовать и т.д. хотя это никак с его работой не связано (почти, некоторые биологические идеи он пробует переносить в алгоритмы Яндекса, насколько я понимаю). Какие-то отдельные посты я и раньше читал, но очень интересно следить за развитем мысли во времени. Рекомендую. Очень интересно (сколько раз я уже употребил это слово?). Хорошее дополнение к книгам Маркова.

http://plakhov.livejournal.com/tag/bio
kaipa: (Default)
По ленте ходит обновленная схема дерева "родословной" гоменид. Схема интерактивная: каждая стрелочка родословной ведет на статью, которая ее поясняет. Самое интересное -- это две статьи, которые в популярной форме рассказывают о новейших исследованиях, доказавших, что между сапиенсами (нами) и другими ветвями гоменид была метисация, то есть смешанные межвидовые браки.

Примесь неандертальских генов 2.5% у неафриканцев: http://antropogenez.ru/article/240/ "Встреча" произошла примерно 80-120 тыс лет назад. Интересно, что в Европе, откуда мы вытеснили неандертальцев 30-50 тыс лет назад, смешанных браков уже не было.

Примесь денисовских генов еще больше, до 4.8% у разных народов, преимущественно в Юго-Восточной Азии и Индонезии: http://antropogenez.ru/single-news/article/144/ , причем метисация происходила совсем "недавно", меньше, чем 30тыс лет назад.

Неандертальцы и денисовцы были нашими давними пра-пра-дедушками.
kaipa: (Default)

— Ведь в социальном сообществе наибольшей эффективности достигают наиболее примитивные особи. Потому что человек разум­ный асоциален. Он не разделяет обезьяньих принципов и руководствуется привнесенными системами — моралью, этикой и проч. А наиболее упрощенные организмы, которые воспринимают в чистом виде размножение и доминантность, легче достигают результата. Именно потому обычно среди нуворишей наибольшее количество людей, которые не отличаются от питекантропов и бабуинов. Это — нормальное явление. Это — биологическая победа. Никакого отношения к социальным, этическим ценностям она не имеет.

— Значит, человечество вконец поглупеет?

— Человечество глупеет, естественно. Такие люди размножаются лучше. Чем более социализирована система, тем меньшее значение в ней имеет интеллект… <...> Что ждет человечество? Первое: интеллектуальное развитие, естественно, намного снизится. Потому что вы не заставите школьника умножать в столбик, если у него калькулятор под партой. Второе: продление жизни и улучшение здоровья является признаком доминантности. Ну, как в Америке сейчас. Человек доминирует, прекрасно выглядит, чувствует себя. Имеет это какое-то отношение к интеллекту? Я вас умоляю! Мозг работает по принципу: те области, которые используются, лучше сохраняются. А у физкультурников с возрастом сохраняются лучше всего моторные функции, а не интеллектуальные.

Итак, что ждет человечество? )

Полностью тут via [livejournal.com profile] rombell. Вообще, этологи очень своеобразно смотрят на общество. Это я еще читая Конрада Лоренца почувствовал. Он все человеческие пороки объясняет чисто биологическими причинами. И он, они, правы. Как пишет Савельев дальше в статье, вся человеческая деятельность мотивируется тремя потребностями: питаться, размножаться и доминировать. Все остальное -- это всего лишь формы выражения или организации этих потребностей.

Что интересно, высказываясь о человеческой биологической природе в целом отрицательно, он к общественной стратегии подходит с тех же самых позиций. То есть несмотря на то, что биологические цели вида и каждого человека в отдельности схожи, они находятся в противоречии: средства разные. Доминирование вида требует интеллекта, а доминирование отдельной особи -- нет. Выживание вида в тяжелых условиях может потребовать жертву одних ради других. Каждый хочет оставить потомство, но для вида ценнее наиболее "хорошие" гены и их сочетания (евгеника, да). Продолжать можно долго.
kaipa: (Default)
Инфузории -- это вершина мастерства природы в рамках одной клетки. Это самое сложное и развитое одноклеточное животное. Помимо кучи удивительных свойств, включая органы движения и пищеварения, самое удивительное, на мой взгляд, -- это половое размножение. Происходит оно совершенно удивительным (третий раз удивительным!) способом. Обмен генами у бактерий вообще называется конъюгацией, но у инфузорий этот процесс особенно необычен. На пальцах происходит дело так.

У инфузорий целых два клеточных ядра: большое, используемое в повседневной жизни для синтеза белков, и малое (помимо размера, у ядер есть различия в структуре, хотя они несут один и тот же генетический материал, но это сейчас не важно). Когда две инфузории "сливаются в экстазе", то большие ядра разрушаются. После этого малые несколько раз делятся, но в конце концов у каждой оказывается по два "своих" гаплоидных (то есть генетически идентичных) микро-ядра. Затем одно из ядер от каждой инфузории переходит (переплывает) к партнеру, или партнерше, и сливается с другим ядром. Таким образом происходит обмен генетическим материалом. Процесс может занимать несколько часов. После слияния ядер инфузории разделяются, и ядра начинают делиться, что может сопровождаться делением самих бактерий. В процессе деления, синтезируются и большие ядра. Новые бактерии имеют смешанные гены.
kaipa: (Default)
Я уже немного писал об эусоциальности. В основном это явление ограничено колониями насекомых. Однако есть и удивительные исключения. Голый землекоп -- уникальное во всех отношениях млекопитающее. Это небольшой африканский грызун, живущий небольшими подземными колониями. Во главе колонии одна самка, как у насекомых, несколько фертильных самцов, а остальные -- рабочие. Рабочие тоже делятся на несколько групп, выполняющих разные функции.

Помимо эусоциального поведения, голые землекопы отличаются еще несколькими необычными для млекопитающих свойствами:
* они хладнокровны
* продолжительность жизни доходит до 20-25 лет, что в несколько раз (!) выше других похожих грызунов
* они асиметричны (количество сосков справа и слева разное)
* не чувствительны к боли
* устойчивы к заболеванию раком

Собственно эти свойства и определяют повышенный интерес ученых к маленькому зверьку, и в расшифровке его биологических механизмов уже достигнуты большие успехи.
kaipa: (Default)
Несколько месяцев назад по случаю купил одну из последних книг Мартина Гарднера, не переведенную на русский, -- Fractal Music Hipercords and more ... (тут есть английский скан). В свое время "Крестики-нолики" Гарднера были моей любимой книге по занимательной математике. Возможно, по подбору материала, это его лучшая книга, среди прочего там статьи про "Игру Жизнь", платоновы тела, диафантовы уравнения, флексагоны (или это не там?), и многое другое. Новая (для меня) книга все так же занимательна. Одна из первых глав называется "Математический зоопарк", в которой автор приглашает в виртуальное путешествие по зоопарку, населенному необычными в математическом смысле животными. Удивительные проявления симметрии, как, например, радиолярии, я уже встречал раньше, по-моему в "Симметрии" Г. Вейля.



Но два экспоната "зоопарка" меня по-настоящему сильно удивили.


Миксины (hogfish, по-английски) -- это морские позвоночные, недорыбы. Удивительной их особенностью является способность завязываться узлом. Самостоятельно и по желанию! Делают они это как минимум в двух случаях. Если миксину глотает хищник, то она завязываются узлом и буквально встает комом в горле, вынуждая хищника из выплюнуть. Второе известное применение этой удивительной особенности -- чистка. Миксина завязывается в простой узел, и "гонит" его вдоль тела, таким образом счищая грязь или паразитов. К слову, миксина сама паразит: она нападает на больных или слабых рыб, прогрызает их и заползает внутрь, поедая жертву изнутри. Если жертва дергается, миксина подползает к жабрам и заполняет их вязкой слизью, парализуя дыхание.

Второе удивительное животное -- четырехглазки.

Это рыба, глаз которых разделен пополам по горизонтали так, что верхняя часть смотрит над водой, а нижняя -- под водой. И там и там -- хорошо, за счет разной преломляющей способности верхней и нижней частей. Это позволяет четырехглазке охотиться на насекомых, но не забывать, что и под водой есть и еда и хищники. Но это не самое интересное. В математический зоопарк живородящая четырехглазка попала за то, что половые органы у мальчиков и девочек расположены на боку, на одном из. И соответственно "правая" девочка может спариться только с "левым" мальчиком, а "левая" только с "правым". К счастью, распределение правых и левых равномерное в обоих полах, так что исчезновение им не грозит.
kaipa: (Default)
У большинства животных есть правая и левая сторона. Казалось бы, что тут такого. Но вспомним, что организм развивается от одной единственной клетки, которая делится. После первых двух-трех делений (4-8 клеток) клетки, называемые на этом этапе бластомерами, еще полностью независимы: их можно отделять и получать полноценные зародыши -- монозиготных близнецов. Разделение на право-лево происходит позже. Одна из многих случайностей, нарушающих симметрию. С симметрией вообще очень интересно в мире, но это отдельная неисчерпаемая тема.

Когда думаешь о развитии человека из одной клетки -- ощущение пропасти чуда и восторга, как при мысли о рождении звезд.
kaipa: (Default)
Конрад Лоренц пишет: "Поскольку характерное для развития культур псевдовидообразование происходит намного быстрее, чем изменение видов, расхождение между врожденными нормами социального поведения человека и тем, что требует от него культура, тем больше, чем старше культура и выше ее уровень. В этом, возможно, ... состоит одна из причин, по которым культуры, как правило, погибают именно тогда, когда достигают стадии высокой культуры."

Поясню. Человек генетически запрограммирован на довольно простое поведение. И этот генетический код меняется очень медленно. С другой стороны, чем сложнее культура, тем больше "воспитания", передачи опыта она требует. И генетически это не откладывается, слишком быстры изменения. Из-за этого культура более хрупка. Стоит нарушить традицию, и она разрушается.

Читаю его книги, и пойду по второму кругу. Чрезвычайно интересно, как он через призму биологии и этологии объясняет многие свойства и "болезни" современного общества, то что традиционно изучает социология и культурология. Прогноз его (на состояние 70х гг.), увы, не утешителен. И почти все тенденции, в первую очередь связанные с культурой псевдодемократии (его термин), которые он видел тогда, только усилились за прошедшие 30-40 лет. Лучше всего они суммированы в серии эссе "Восемь смертных грехов цивилизованного человечества".

P.S. Интересно, что главную свою книгу, которая обобщала опыт его работ (за которые он получил Нобелевскую по биологии), Конрад Лоренц начал писать, находясь в лагере для военнопленных в Армении, куда он попал, служа военврачем в гитлеровской армии.
kaipa: (Default)
О социальности (правильнее называть эусоциальности) некоторых насекомых, многие, конечно, знают. Социальную структуру муравейника, возможно самой сложную в животном мире, не считая человеческой, замечательно популяризовал Бернар Вебер в своей "муравьиной" трилогии. Но оказывается, что помимо известных социальных систем муравьев, пчел и термитов, есть и множество других, менее известных, но не менее интересных. Удивительно, что все это -- результат эволюции и естественного отбора.

"Игра" у короедов, насколько можно понять, идет сразу на нескольких адаптивных полях. Первое дело - разные виды жуков ассоциированы с разными грибами. Эти грибы переносятся жуками, ими заселяют здоровые деревья, грибы разрушают древесину. жуки питаются собственно не малопитательной древесиной, а грибами, которые они засевают в своих ходах. то есть ходы короедов - это такая теплица, личинки ползают по ходам и едят грибы. Другая игра - в способы ведения строительных работ, и тут разобраться трудно. Иные жуки имеют весьма вычурные строительные приспособления, но мало их используют, а другие очень хорошо протачивают ходы, но особых приспособлений не имеют. Далее, игра с пордами деревьев - одни короеды жестко связаны с определенным видов деревьев, другие могут обитать на очень многих. Тем самым игры в "добрый хозяин, хороший паразит" идут тут на многих уровнях сразу - у жука с грибом, у дерева с грибами и с жуками. Это единое пространство взаимодействий обступают факультативные его члены - паразиты-перепончатокрылые разной степени специализации, хищные жуки, умеющие охотиться в глубине ходов за обильными короедами.

Кроме прочего, одни виды предпочитают мертвую древесину, другие - живую флоэму. Одни виды работают в одном измерении - вытачивая длинный ход, другие в двух - выедая некий овальный участок вокруг центральной камеры. Еще одна игра - в типы брачных систем. Хорошо удается понять стратегии самок, там есть группы полигинных стратегий, кооперация самок вместе друг с другом или с самцами. Но вот группу моногинных стратегий понять сложно - у многих видов самец остается с единственной самокй, и зачем он это делает - с точки зрения обычных допущений полового отбора понять трудно. Возможно, есть и дополнительные стратегии, связанные с защитой от врагов и паразитов. Есть игры второго порядка у короедов-паразитов, которые стремятся захватить готоовую систему ходов. Наложение всех этих игр и альтернативынх стартегий на каждом игровом поле создает огромное богатство возможных сочетаний. Трудно понять, все ли клетки игры заняты, или есть и пустые.


Особенно меня зацепила аналогия с теорией игр. Не только человек может "придумывать" стратегии.

Как всегда интереснейшая статья у [livejournal.com profile] ivanov_petrov
kaipa: (Default)
Прошу прощения за перепосты, сохраняю для себя две интереснейшие для неспециалиста заметки от [livejournal.com profile] ivanov_petrov. Просто фантастика, настолько нетривиально "работает" механизм чтения генетического кода.

Что такое ген

Физические основы генетического кода, способы связи и скорости взаимодействия молекул

А вот еще, из старого: Две статьи по эволюции. В числе прочего в первой статье рассказывается об устойчивости генетического кода к возмущениям.
kaipa: (Default)
Иван Ефремов в одной из своих книг описал внеземную цивилизацию, где жизнь возникла не на основе кислорода, а на основе фтора. Фтор и кислород относятся к одной химической группе, и образуют похожие по свойствам соединения, только при разных температурах.

Прошло 50 лет, и нечто похожее на самом деле обнаружили. Некоторые земные бактерии оказались способными замещать в органических соединениях, включая РНК и ДНК, фосфор... мышьяком, который имеет похожие химические свойства. Если это открытие подтвердится, то это революция в понимании возможностей жизни.

Полная статья на "Элементах": Мышьяк вместо фосфора — это реально!

Profile

kaipa: (Default)
kaipa

April 2017

S M T W T F S
       1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30      

Syndicate

RSS Atom

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Jul. 21st, 2017 04:43 pm
Powered by Dreamwidth Studios