Направленность биологической эволюции

[a.tom]

EUgeneUS в сообщении #1583846 писал(а):

Опять всё смешалось.
Эволюция - это процесс постепенных изменений

Это "постепенных" - слишком широкое определение. Могут одни постепенные изменения происходить быстрее других постепенных изменений? Я предложил хоть какой-то критерий для того, чтобы можно было определить направленность - различать степень скорости постепенности/вероятности закрепления признака у потомства. А как ещё можно отличить направленную эволюцию от ненаправленной? Пусть ваша критика будет конструктивна: что можете предложить вы?

sergey zhukov в сообщении #1583849 писал(а):

Проблема в том, как именно модифицировать ДНК половых клеток так, чтобы потомок получил твои признаки?

Это интересный вопрос, но обязательно ли модифицировать саму ДНК, т.е. её код, если может быть достаточно изменить её упаковку? Можно представить такой механизм: в процессе жизнедеятельности в соматических клетках родителя происходят некоторые регуляторные изменения ДНК - эпимутации, отражающие приспособление к изменению условий - признаки. Эти эпимутации производят "специальные ферменты и регуляторы, включая как белки, так и особые регуляторные РНК". Если эти "спецвещества" способны пробраться в область созревания гамет, то тогда они могли бы переупаковать их хромосомы, что приводило бы к схожим изменениям и у потомка.

sergey zhukov в сообщении #1583849 писал(а):

Т.е. проблема в том, что задачу "признаки -> геном" нельзя решить. Можно решить только задачу " геном -> признаки", и то только экспериментально (вырастить организм).

Тогда механизм передачи "признаки -> геном" может выглядеть так: "признак -> эпимутации своей ДНК -> эпимутации ДНК гамет". Тогда меняется не сам код ДНК, а его укладка. Это дополнительный механизм наследования к случайным мутациям в коде ДНК.

[EUgeneUS]

a.tom в сообщении #1583879 писал(а):

Я предложил хоть какой-то критерий для того, чтобы можно было определить направленность - различать степень скорости постепенности/вероятности закрепления признака у потомства.

Во-1-х. Это не спасает, так как не ясно, как измерять "постепенность".
Во-2-х. Это какое-то смешение теплого с мягким. Это как с вектором - его направление и его модуль - две большие разницы.

a.tom в сообщении #1583879 писал(а):

А как ещё можно отличить направленную эволюцию от ненаправленной? Пусть ваша критика будет конструктивна: что можете предложить вы?

Если можем указать направление - то направленная. А если не можем, то не направленная.
"При переходе от наземного образа жизни к водному, конечности становятся плоскими, приспособленными для гребли" - направленная эволюция.
В этом смысле любой пример движущего отбора, также является примером направленной эволюции. Но эволюции какой-то отдельной ветки живых организмов, а не направленной эволюции, как процесса в целом.

a.tom в сообщении #1583879 писал(а):

Эти эпимутации производят "специальные ферменты и регуляторы, включая как белки, так и особые регуляторные РНК". Если эти "спецвещества" способны пробраться в область созревания гамет, то тогда они могли бы переупаковать их хромосомы, что приводило бы к схожим изменениям и у потомка.

Во-1-х. Эпимутации не могут производить новые ферменты и регуляторы. Они могут могут только изменять регулировку производства существующих "ферментов и регуляторов".
В-2-х, вот тут у Вас и нарушилась догма молекулярной биологии.
С одной стороны. "Ферменты и регуляторы" у Вас приводят к изменению признаков (то есть фенотипа).
А с другой стороны, те же самые "ферменты и регуляторы" приводят к переупаковке ДНК, чтобы их же и производить.
Большие сомнения в реализуемости такого механизма.

[a.tom]

EUgeneUS в сообщении #1583882 писал(а):

Во-1-х. Эпимутации не могут производить новые ферменты и регуляторы. Они могут могут только изменять регулировку производства существующих "ферментов и регуляторов".

Неверно прочитали, а надо так: Эти эпимутации производятся... Просто там цитата к которой так приписал.

[EUgeneUS]

a.tom
Да, тогда догма не нарушается.

[sergey zhukov]

a.tom
Проблема остается независимо от того, передаем ли мы информацию генетическим или эпигенетическим способом.

Допустим, что я, испробовав разные способы укладки своей ДНК при своей жизни, определил самый лучший способ. Заметим, что у меня много разных соматических клеток, в каждой из которых можно определить свою лучшую укладку, ведь она в разных типах клеток разная.

Теперь вопрос: как уложить ДНК моих гамет так, чтобы после зачатия и развития получился потомок, в котором в разных его клетках ДНК уложена так же, как и у меня? Вы чувствуете, что задача так же сложна, как и прямая корректировка генома?

Заметим, что я получил (приобрел) нужную укладку своих ДНК в моих соматических клетках каким-то (гипотетическим) способом, отличным от того, как это будет происходить у моего потомка. Я ее получил под действием факторов внешней среды, а мой потомок должен получить ее в процессе онтогенеза. Никто не знает, как это сделать, а я меньше всех.

Передача информации эпигенетически возможна так же, как и генетически. Но мы не знаем, как сделать так, чтобы воздействия на геном (включая укладку), которые я получил в результате воздействия окружающей среды, мой потомок получил бы в результате онтогенеза. Это можно определить только перебором.

[a.tom]

sergey zhukov в сообщении #1583890 писал(а):

Теперь вопрос: как уложить ДНК моих гамет так, чтобы после зачатия и развития получился потомок, в котором в разных его клетках ДНК уложена так же, как и у меня? Вы чувствуете, что задача так же сложна, как и прямая корректировка генома?

Заметим, что я получил (приобрел) нужную укладку своих ДНК в моих соматических клетках каким-то (гипотетическим) способом, отличным от того, как это будет происходить у моего потомка. Я ее получил под действием факторов внешней среды, а мой потомок должен получить ее в процессе онтогенеза. Никто не знает, как это сделать, а я меньше всех.

Вы, похоже, не посмотрели видео, которое я предлагал. Вот кусочек с гипотезой:https://youtu.be/fgOEz95Vzqo?t=3073, но лучше посмотрите полностью - действительно интересно.

[EUgeneUS]

a.tom
А вообще, можно же посмотреть на многоклеточный организм, как на совокупность клеток.
При этом некоторые клетки умеют делиться, а значит можно говорить о родительской клетке и её потомках - в рамках единого многоклеточного организма.

Тогда получается вот что
1. Имеем плюрипотентную стволовую клетку.
2. Под действием регуляторных факторов она становится полипотентной, а далее дифференциорованной. Например, клеткой печени.
3. При этом регуляторные факторы являются внешними относительно клетки.
4. Получается, что в ответ на воздействие внешних факторов клетка приобретает признаки - из плюриптентной стволовой становится клеткой печени. То есть это факторы приобретенные.
5. Далее клетка печени может делиться. При этом все её потомки тоже будут клетками печени. Даже после окончания действия регуляторных внешних факторов.
Таким образом, получается, что происходит наследование приобретенных признаков.
Более того, мы имеем очевидно направленное развитие.

Но является ли это "эволюцией по Ламарку"? Нет, не является. Так как клетка печени и все её потомки помрут вместе с организмом (или ранее).

[a.tom]

EUgeneUS в сообщении #1583900 писал(а):

Тогда получается вот что
1. Имеем плюрипотентную стволовую клетку.
2. Под действием регуляторных факторов она становится полипотентной, а далее дифференциорованной. Например, клеткой печени.
3. При этом регуляторные факторы являются внешними относительно клетки.
4. Получается, что в ответ на воздействие внешних факторов клетка приобретает признаки - из плюриптентной стволовой становится клеткой печени. То есть это факторы приобретенные.
5. Далее клетка печени может делиться. При этом все её потомки тоже будут клетками печени. Даже после окончания действия регуляторных внешних факторов.
Таким образом, получается, что происходит наследование приобретенных признаков.
Более того, мы имеем очевидно направленное развитие.

А можно посмотреть и так:
1. Зигота.
2. Происходит дробление зиготы.
3. "Окончание дробления знаменует начало следующей фазы развития эмбриона, так называемого среднебластуляционного перехода (англ. midblastula transition). На этом этапе впервые начинается транскрипция ДНК зиготы и экспрессия не только материнских, но и отцовских генов" (Вики).
4. Бластуляция. В ядрах активизируется синтез информационной РНК, что обеспечивает переход к гаструляции.
5. Гаструляция и т.д...

Т.е. в начале происходит простое деление, а затем деление и пошаговая распаковка хромосом, позволяющая клеткам дифференцироваться, формировать органы и т.д.. Упаковка ДНК имеет несколько уровней, и в каждой дифференцированной клетке ДНК распакуется по своему, открывая доступ к необходимой информации.
Здесь зигота более самостоятельна, ей не нужен внешний регуляторный фактор, как плюрипотентной стволовой. В развивающемся организме все факторы являются внутренними и включаются автоматически, а реализуется это распаковкой (доступом) инструкций и их транскрипцией.

EUgeneUS в сообщении #1583900 писал(а):

Но является ли это "эволюцией по Ламарку"? Нет, не является. Так как клетка печени и все её потомки помрут вместе с организмом (или ранее).

Наверно и этот пример с зиготой не является ламарковской эволюцией, но если в родительской гамете была сменена упаковка любого уровня - произошла эпимутация, то это проявится в эмбриогенезе на соответствующем уровне.

[sergey zhukov]

a.tom
Существует понятие односторонней функции. Это такая функция, что ее значение легко вычислить по данному аргументу (прямое вычисление), но вот наоборот (по данному значению функции вычислить аргумент) это можно сделать только перебором (т.е., по сути, обратное вычисление заменяется многократным повторением прямого вычисления до тех пор, пока случайно не получится нужный результат). Если вы слышали про биткойн, майнинг и блокчейн, вы с этим знакомы.

Нечто подобное происходит с организмом и его геномом. По данному геному можно "легко вычислить" организм (вырастить его), но по данному организму мы не можем "вычислить" его геном. Обратного процесса "упаковки" организма в геном не существует, организмы не "рождаются обратно". Поэтому так трудно по данным приобретенным признакам вычислить, как должен выглядеть геном, обеспечивающий эти признаки. Любая корректировка генома ведет, по большому счету, не к желаемому, а к случайному результату. Так что можно просто менять геном случайным образом в надежде когда-нибудь получить то, что нужно, что и происходит в действительности.

[a.tom]

sergey zhukov в сообщении #1583906 писал(а):

Если вы слышали про биткойн, майнинг и блокчейн, вы с этим знакомы

Да - шифрование с открытым ключом, разложение на простые множители...

sergey zhukov в сообщении #1583906 писал(а):

ечто подобное происходит с организмом и его геномом. По данному геному можно "легко вычислить" организм (вырастить его), но по данному организму мы не можем "вычислить" его геном. Обратного процесса "упаковки" организма в геном не существует, организмы не "рождаются обратно". Поэтому так трудно по данным приобретенным признакам вычислить, как должен выглядеть геном, обеспечивающий эти признаки

Я и не говорил об "обратной упаковке организма" и о "вычислениях генома, обеспечивающего признаки". Я говорил об изменении упаковки уже существующей ДНК - эпинегетика, эпимутации. Гаметы формируются во взрослом организме и если эпигенетические факторы, влияющие на упаковку ДНК соматических клеток есть, то почему они не могут оказывать влияние и на упаковку ДНК гамет? А если меняется упаковка ДНК в гаметах, то меняется и транскрипционный доступ к коду ДНК у потомка, производится транскрипция немного другого и т.д..
Поэтому так трудно по данным приобретенным признакам вычислить, как должен выглядеть геном, обеспечивающий эти признаки.
Вычислить наверно очень трудно, но скажите, а как сохраняются в организме приобретённые признаки? Тут видно 4 варианта:
1. геном не меняется никак.
2. неслучайно меняется код ДНК, что маловероятно.
3. меняется упаковка ДНК - эпигенетика, эпимутации.
4. меняется и код ДНК и её упаковка.

Я сторонник третьего варианта. Т.е. любой приобретаемый признак фиксируется эпигенетически с помощью переупаковки транскрибируемых участков с переменой доступа к ним. Смена упаковки ДНК соматических клеток происходит при помощи регуляторных (транскрипционных) факторов, а если они могут распространяться по организму, то могут влиять и на упаковку гамет. Таким образом сама фиксация приобретённого признака в соматических клетках может приводить к изменению в упаковке ДНК гамет. И никаких вычислений, кроме естественного приспособления организма и эпигенетического закрепления приобретённого признака, проводить не надо - регуляторные факторы достигнут гамет и повлияют на них. Это только если эти факторы способны путешествовать по организму.

[EUgeneUS]

a.tom в сообщении #1583931 писал(а):

Т.е. любой приобретаемый признак фиксируется эпигенетически с помощью переупаковки транскрибируемых участков с переменой доступа к ним.

Что-то тут на бред похоже.
Были плюрипотентные клетки гаструлы. Часть их (клеток гаструлы) потомков оказались гепатоцитами.
Последовательность ДНК и у первых, и у вторых одинакова. Значит различие в том, что Вы называете "упаковкой ДНК".

Теперь мы берем эту ДНК и эту упаковку ДНК, и пытаемся передать потомкам.
И вместо потомка получаем печень. Так как эта же ДНК и эта же упаковка ДНК приводит к гепатоцитам и только к ним.

[a.tom]

EUgeneUS в сообщении #1583932 писал(а):

Теперь мы берем эту ДНК и эту упаковку ДНК, и пытаемся передать потомкам.
И вместо потомка получаем печень.

Известны способы перевода соматических клеток в плюрипотентные, а затем и выращивания из них яйцеклетки. Т.е. перед выращиванием потомка необходимо провести соматические клетки через несколько ступеней в яйцеклетку и потом выращивать потомка.

[EUgeneUS]

a.tom в сообщении #1583933 писал(а):

Известны способы перевода соматических клеток в плюрипотентные, а затем и выращивания из них яйцеклетки.

А в чём заключаются "эти способы", не в смене ли того, что Вы называете "упаковкой ДНК"?

[a.tom]

EUgeneUS в сообщении #1583935 писал(а):

А в чём заключаются "эти способы", не в смене ли того, что Вы называете "упаковкой ДНК"?

В этом. Однако уровней компактизации (упаковки) ДНК много (в Вики показаны 8), а уровней на которых активны транскрибирующие гены 4: 2 более активные и 2 менее.

Цитата:

"Перед митозом хромосомная ДНК компактизируется в $10^5$ раз по сравнению с линейной длиной ДНК, что необходимо для успешной сегрегации хромосом в дочерние клетки, в то время как в интерфазном ядре для успешного протекания процессов транскрипции и репликации хромосоме необходимо декомпактизоваться" - https://ru.wikipedia.org/wiki/Хромосома, Уровни компактизации хромосомной ДНК

Если представить, что ДНК сильно декомпактизируется для работы в клетке, то эпигенетические транскрипционные изменения в упаковке будут происходить на этом уровне компактизации. Для перевода клетки в плюрипотентную, ДНК необходимо компактизировать, причем изменения в укладке на прежнем уровне сохранятся, просто окажутся заархивированными.

[sergey zhukov]

a.tom
В контексте нашего разговора нет никакой разницы между генетикой и эпигенетикой. Никакой.

Есть концентрированная, упакованная информация, сжатый, архивированный файл - это ДНК. Скрученная, перекрученная, свернутая, метилированная, упакованная, намотанная, завязанная в узел - все равно. Мы можем "распаковать" ее, т.е. вырастить организм.

Теперь обратно: мы имеем организм, который был "распакован" из такой ДНК, прожил долгую и бурную жизнь, много повидал, всему научился и накопил жизненный опыт. Его соматические ДНК, положим, уже не те, что в начале. Они адаптированы к этому опыту, натренированы. Мы хотим, чтобы наш потомок с самого начала имел такие тренированные ДНК. Как это сделать? Какую одну-единственную молекулу ДНК нужно "распаковать", чтобы получился потомок, у которого вот такие же метилированные (в каждом типе клеток по разному, между прочим) ДНК как у меня? Это типичная обратная задача, решения которой у нас нет.

Эпигенетика тут ничем не помогает. Это такая же информация, которая может быть "распакована", но не может быть "запакована". Жизненный опыт может влиять на генетику и эпигенетику ДНК половых клеток. Может. Но это влияние такое же случайное, как и мутации.

По поводу того, как в организме сохраняются приобретенные признаки: любым путем, каким вы хотите. Эпигенетическим, генетическим, еще каким-то. Как адаптируется организм - это совершенно понятно. Принципиальный вопрос - как все это "зашифровать" в ДНК, из которой при распаковке все это должно потом получиться в потомке.