О понимании слова "причина" применительно к макроэволюции

[epros]

Ende
Выделено из темы «Эволюционные закономерности появления разума на планете»

Rasool в сообщении #1688097 писал(а):

Так в чем заключаются предпосылки появления разумного существа?

Почему мы вообще должны объяснять эволюцию в терминах предпосылок и следствий? Сама идея этого мне кажется странной.

[Anton_Peplov]

epros в сообщении #1688193 писал(а):

Почему мы вообще должны объяснять эволюцию в терминах предпосылок и следствий?

Потому что эволюция протекает так, чтобы увеличить приспособленность клады. Ландшафт приспособленности - это и есть предпосылки. Достижение кладой локальных максимумов приспособленности, либо вымирание клады - это следствия.

Раз цианобактерии уже отравили воздух кислородом, у любого жившего в ту эпоху вида было только три пути:
1) вымереть (участь большинства)
2) мигрировать в среду, которой не достигает кислород, но пригодную для жизни (таких сред было мало, и эти экологические ниши были быстро заполнены)
3) эволюционировать в виды, умеющие защищаться от отравления кислородом.

Раз возможны биохимические механизмы защиты от кислорода, дающие энергию как побочный продукт, то преимущество получат организмы, выбравшие именно эти механизмы. И дальнейшая эволюция их потомков пойдет по пути увеличения этой энергии. Так возникает кислородное дыхание и от облигатных анаэробов происходят облигатные аэробы. Нельзя сказать, что это событие случайно. Случайным было то, что по этому пути пошли одни виды, а не другие. Но какие-то - должны были пойти, раз такой путь был биохимически возможен.

Аналогично, может быть случайным, что на сушу вышли рыбы с двумя парами плавников - брюшными и грудными. Акантодам, имевшим в дополнение к ним еще пять пар промежуточных плавников, это могло бы быть даже проще. Во всяком случае, не пришлось бы откреплять грудные плавники от черепа, чтобы сделать ноги. Но вот вышли тетраподы, так получилось. Но само заселение суши нельзя назвать случайным. Раз на суше было больше солнечного света и углекислого газа, там должны были появиться растения. Раз там оказались растения, то за растениями пришли мелкие животные - членистоногие. А за мелкими животными пришли крупные - позвоночные. Конкуренция за ресурсы в живом мире такова, что если где-то появляется экологическая ниша, она не останется пустой.

Ландшафт приспособленности, вообще говоря, складывается из трех составляющих:
1. Физические условия. Как правило, меняются медленно, за исключением событий вроде кислородной катастрофы.
2. Эволюция соседних по экосистеме видов. Например, классическая эволюционная гонка "хищник-жертва".
3. Текущий фенотип вида.

Вы не задумывались, почему сухопутные членистоногие маленькие? Ответ: потому что их дыхательная система не может насытить кислородом крупный организм. Вот в каменноугольный период, при содержании кислорода в воздухе 35%, были сухопутные многоножки артроплевры до 2,5 м в длину и до 50 кг массы.

А почему бы не перестроить дыхательную систему? По-видимому, нынешнее устройство - это локальный максимум приспособленности. Любые мелкие изменения будут во вред, а на одномоментные крупные изменения в результате случайных мутаций рассчитывать не приходится. Поэтому сухопутные членистоногие так и остаются маленькими, несмотря на то, что их эволюция всегда шла полным ходом: видов насекомых описано больше, чем видов остальных животных вместе взятых.

[epros]

Anton_Peplov в сообщении #1688195 писал(а):

Потому что эволюция протекает так, чтобы увеличить приспособленность клады. Ландшафт приспособленности - это и есть предпосылки.

Эта импликация не доказана. Из того, что каждый вид приспосабливается к нише в биоценозе, не следует, что сегодняшнее состояние биоценоза (включая данный вид) каким-то конкретным образом выводится из предыдущего состояния биоценоза. Биоценоз эволюционирует вместе с тем видом, эволюцию которого мы рассматриваем, поэтому в нём нет никакой заранее заготовленной ниши под вид, который должен возникнуть завтра и "приспособиться" к ней.

Случайный фактор из эволюции исключить невозможно, независимо от природы этой случайности: "объективная" ли она в смысле, аналогичном квантовомеханической случайности, или "субъективная" в смысле того, что принципиально можно учесть все факторы, влияющие на выпадение монетки орлом, просто нам субъективно это сложно. Компьютерные модели показывают, что перезапуск эволюции с другими начальными значениями генератора случайных чисел приводит к совсем другим видам организмов, хотя они так же "приспособлены" к совместному существованию.

Теперь конкретно по теме возникновения того, что мы именуем "разумом":

Сам факт возникновения вопроса о предпосылках "разумности" свидетельствует о том, что автор наверняка считает само собой разумеющимся, что этот самый "разум" и есть причина успешности нашего вида. Если, конечно, считать "успехом" то, что мы расплодились до более 8 миллиардов и существенно сократили численность многих других видов живых существ. Но я в этом сильно сомневаюсь. Причины того, что наш вид вдруг вышел из первобытного состояния и начал строить цивилизацию, совсем не очевидны, но они скорее всего имеют отношение к каким-то особенностям нашего способа социализации. Может быть это и имеет отношение к т.н. "разумности", но скорее всего довольно косвенное.

Как я понимаю, подразумевается, что сапиенсы оказались в чём-то "разумнее" неандертальцев, а потому вытеснили тех и начали строить цивилизацию. Но, во-первых, нет никаких оснований считать "разумность" неандертальцев чем-то хуже "разумности" сапиенсов. Во-вторых, нет никаких свидетельств жестокой конкуренции и вытеснения. Сапиенсы, выйдя из Африки, довольно долго нормально сосуществовали с неандертальцами и даже иногда с ними скрещивались, и места всем хватало. Так что возможно, что неандертальцы вымерли бы и без сапиенсов, при всей их "разумности". Во всяком случае, строить свою цивилизацию сапиенсы начали гораздо позже - точно не это стало причиной вымирания неандертальцев. Так что поиски предпосылок какой-то особенной "разумности" выглядят вообще странно: Почему бы нам тогда, например, не поискать предпосылки "разумности" дельфинов или осьминогов?

[Anton_Peplov]

epros в сообщении #1688213 писал(а):

Эта импликация не доказана.

Снизим уровень общности. Вы согласны с импликацией "Цианобактерии изобретают оксигенный фотосинтез $\Rightarrow$ появляются аэробные организмы $\vee$ жизнь в аэробной среде вымирает полностью"?

-- 30.05.2025, 20:13 --

realeugene в сообщении #1688214 писал(а):

Вроде бы после того, как примерно 80 тысяч лет назад люди почти вымерли, оставшись только в Африке.

Это, простите, что за народное творчество?

[Anton_Peplov]

Geen в сообщении #1688226 писал(а):

Э? А бактерии и археи?

Либо переходят на аэробное или факультативно-аэробное дыхание, либо уходят в анаэробные среды. Облигатные анаэробы в кислороде не живут.

Anton_Peplov в сообщении #1688195 писал(а):

Раз цианобактерии уже отравили воздух кислородом, у любого жившего в ту эпоху вида было только три пути:
1) вымереть (участь большинства)
2) мигрировать в среду, которой не достигает кислород, но пригодную для жизни (таких сред было мало, и эти экологические ниши были быстро заполнены)
3) эволюционировать в виды, умеющие защищаться от отравления кислородом.

Раз возможны биохимические механизмы защиты от кислорода, дающие энергию как побочный продукт, то преимущество получат организмы, выбравшие именно эти механизмы. И дальнейшая эволюция их потомков пойдет по пути увеличения этой энергии. Так возникает кислородное дыхание и от облигатных анаэробов происходят облигатные аэробы. Нельзя сказать, что это событие случайно. Случайным было то, что по этому пути пошли одни виды, а не другие. Но какие-то - должны были пойти, раз такой путь был биохимически возможен.

Или Вы думаете, что аэробы = эукариоты? Отнюдь. Упрощенно можно сказать, что эукариоты $\subset$ аэробы, и то среди эукариот встречаются вторичные анаэробы.

[epros]

Anton_Peplov в сообщении #1688219 писал(а):

Снизим уровень общности. Вы согласны с импликацией "Цианобактерии изобретают оксигенный фотосинтез $\Rightarrow$ появляются аэробные организмы $\vee$ жизнь в аэробной среде вымирает полностью"?

С этой импликацией трудно спорить, но вряд ли она имеет какое-то особое отношение именно к эволюции. Понятное дело, что если среда оказывается отравлена кислородом, то в этой среде не выживают организмы, не переносящие кислород. Аналогично, если становится слишком жарко, то не выживают организмы, не переносящие жару, а если становится слишком холодно, то не выживают организмы, не переносящие холод. Но почему вдруг возникли цианобактерии, производящие кислород, а не что-то другое, всё равно непонятно.

[realeugene]

epros в сообщении #1688402 писал(а):

С этой импликацией трудно спорить

Ещё есть возможность, когда отравленные кислородом цианобактерии начинают его вырабатывать менее эффективно, и возникает равновесие между выработкой кислорода и обратными реакциями окисления, которые идут с той или иной скоростью в любом случае. Кислородное дыхание позволило обратным реакциям идти быстрее, давая при этом пищу в виде углекислого газа для хлоропластов, в которые превратились сине-зелёные водоросли. То есть кислородная катастрофа и возникший цикл кислорода и углерода позволили эффективнее перерабатывать падающую на Землю низкоэнтропийную солнечную энергию для создания сложных биологических структур.

[Anton_Peplov]

epros в сообщении #1688402 писал(а):

С этой импликацией трудно спорить

Именно эту импликацию имеют в виду биологи, когда говорят, что кислородная катастрофа стала причиной появления кислородного дыхания. Разумеется, при этом они молчаливо опускают оговорку: "есть вероятность, что ни у одного таксона не получилось бы изобрести кислородное дыхание". Но так ли велика эта вероятность на самом деле? Конечно, для обоснованного ответа нужны численные оценки, и, возможно, они даже где-то есть. Но качественные аргументы за то, что хоть кому-то бы удалось:
1) видов было много
2) кислородная катастрофа по меркам смены поколений прокариот развивалась очень медленно
3) у прокариот короткие геномы, что повышает эффект от каждой одиночной мутации.

И действительно, удалось, причем не одному таксону, а разным. Как минимум бактерии и археи научились жить в кислороде независимо друг от друга. Притом, насколько я знаю, аэробные бактерии тоже не являются кладой.

epros в сообщении #1688402 писал(а):

Но почему вдруг возникли цианобактерии, производящие кислород, а не что-то другое, всё равно непонятно.

Anton_Peplov в сообщении #1686146 писал(а):

Оксигенный фотосинтез был выгоден жизни, т.к. позволял использовать всюду распространенные воду и углекислый газ, а не редкие вещества вроде сероводорода. Путь к нему был долог: первые следы накопления кислорода в атмосфере имеют возраст 2,5 млрд лет. Почему так долго? Потому что нужно разорвать молекулу воды, одну из самых прочных в природе. Для этого цианобактерии изобрели фотосистему II, состоящую из 20 белковых субъединиц и почти сотни кофакторов, некоторые из которых содержат экзотические для биомолекул кластеры вроде Mn4Ca. Николай Кукушкин в книге "Хлопок одной ладонью: Как неживая природа породила человеческий разум" назвал фотосистему II Большим адронным коллайдером молекулярного мира. Значит ли сложность фотосистемы II, что появление оксигенного фотосинтеза - маловероятное событие? Да, некоторые так и считают. Но, по-моему, все наоборот. Сама сложность фотосистемы II говорит о том, что даже минимальная способность использовать углекислый газ давала мощное эволюционное преимущество, стимулировавшее клетку выстраивать фотосистему II этаж за этажом. Конкретная архитектура этой системы случайна, но вот само появление оксигенного фотосинтеза закономерно. Это чрезвычайно высокий локальный максимум приспособленности, и жизнь пробилась бы к нему не одним путем, так другим.

[epros]

Anton_Peplov в сообщении #1688422 писал(а):

Именно эту импликацию имеют в виду биологи, когда говорят, что кислородная катастрофа стала причиной появления кислородного дыхания. Разумеется, при этом они молчаливо опускают оговорку: "есть вероятность, что ни у одного таксона не получилось бы изобрести кислородное дыхание".

Это очень вольное обращение с терминами. Одно дело сказать, что причиной вымирания видов, не переносящих кислород, стало появление кислорода в среде. Эта импликация - практически тавтология - в предпосылке и в заключении сказано почти одно и то же, только разными словами. И совсем другое дело сказать, что появление кислорода в среде стало причиной появления каких-то видов. Если цветок не поливать, то он засохнет: эта причинно-следственная связь практически очевидна. И совсем не очевидно, что если цветок не поливать, то он переродится в кактус. Пока нет никаких признаков, что на других планетах есть какая-то специфическая жизнь, "приспособившаяся" к местным условиям. Кислородная среда была для архейской биоты не более дружественной средой, чем Марс для современной земной жизни. Почему же жизнь приспособилась к кислородной среде, но не видно признаков того, чтобы что-то "приспособилось" к марсианским условиям?

[Anton_Peplov]

epros в сообщении #1688633 писал(а):

Кислородная среда была для архейской биоты не более дружественной средой, чем Марс для современной земной жизни.

Спорное утверждение. Кислородная катастрофа создала на поверхности Земли химически агрессивную среду. На поверхности Марса тоже химически агрессивная среда (перхлораты). Но помимо этого, там слишком низкая температура и давление для существования жидкой воды. И космическая радиация бонусом.

epros в сообщении #1688633 писал(а):

Почему же жизнь приспособилась к кислородной среде, но не видно признаков того, чтобы что-то "приспособилось" к марсианским условиям?

1. Прежде всего, эти признаки не слишком-то искали. Первый марсоход, на борту которого есть приличное оборудование для поиска биосигнатур - это севший в 2021 г. Perseverance.
2. Если на Марсе есть жизнь, то неизвестно, есть ли она на поверхности. И на Земле-то большая часть биомассы - это анаэробные микробы в земной коре.
3. Неизвестно, была ли на Марсе когда-либо жизнь вообще. И не стоит смешивать вопросы макроэволюции с проблемой абиогенеза. С макроэволюцией существенно больше ясности.

epros в сообщении #1688633 писал(а):

Это очень вольное обращение с терминами.

Ну да, раньше Вы физиков учили, что им называть теорией, а теперь биологов - что им называть причиной. Простите великодушно, не могу разделить Ваших претензий на единственно верное и контекстно-независимое понимание произвольно выбранных общеупотребительных слов. Я объяснил, что имеют в виду биологи и палеонтологи, когда говорят, что причиной одного макроэволюционного события явилось другое. Ваше право считать, что они употребляют слова неправильно.

[Ghost_of_past]

epros в сообщении #1688633 писал(а):

Это очень вольное обращение с терминами.

Вполне нормальное обращение.

epros в сообщении #1688633 писал(а):

Пока нет никаких признаков, что на других планетах есть какая-то специфическая жизнь, "приспособившаяся" к местным условиям

К сожалению, на данный момент никаких серьезных поисков жизни на том же Марсе и не было, особенно учитывая то, что на поверхности Марса привычная нам жизнь, похожая на земную, маловероятна, так что искать надо глубоко в грунте.

epros в сообщении #1688633 писал(а):

Почему же жизнь приспособилась к кислородной среде, но не видно признаков того, чтобы что-то "приспособилось" к марсианским условиям?

А что, во времена кислородной катастрофы на Земле тоже не было магнитного поля и плотной атмосферы? И если что, то появление фотосинтеза по последним оценкам это не менее чем 2,85-2,87 млрд. лет, активная стадия кислородной катастрофы между 2,42-2,43 и 2,46 млрд. лет (а активное накопление в атмосфере и вовсе 830-865 млн. лет) - так что приспособилось здесь это по сути 400 млн. лет. Не очень маленький срок, не так ли?

[epros]

Anton_Peplov в сообщении #1688647 писал(а):

Кислородная катастрофа создала на поверхности Земли химически агрессивную среду. На поверхности Марса тоже химически агрессивная среда (перхлораты). Но помимо этого, там слишком низкая температура и давление для существования жидкой воды. И космическая радиация бонусом.

Ну и что? Химически агрессивная среда, экстремальные температуры и давление, радиация - наверняка почти ко всему этому можно как-то "приспособиться". С температурами на Земле тоже происходило всякое, и жизнь как-то это пережила. После первого этапа кислородной катастрофы наступило Гуронское оледенение, когда Земля заледенела до экватора. Почти всё вымерло, но кое-что выжило. После окончания Гуронского оледенения снова упал уровень кислорода, в результате чего вымерла аэробная франсвильская биота. Но что-то опять выжило. Во время тония развилась анаэробная хуайнаньская биота, но уровень кислорода опять начал повышаться и она вымерла. Потом Стертское и Мариноанское оледенения, во время которых тоже условия для жизни были не самыми лучшими, но что-то выжило и в итоге после завершения криогения бурно развилась эдиакарская биота. Ни франсвильская, ни хуайнаньская, ни эдиакарская биоты не являются предковыми ни для современной жизни, ни друг для друга. А потом произошёл Кембрийский взрыв, от которого произошли современные сложные организмы, но который при этом, судя по всему, уничтожил эдиакарскую биоту.

Вы во всём этом усматриваете какие-то жёсткие "эволюционные закономерности"? А по-моему никакие твёрдые законы, определённо предсказывающие развитие той или оной биоты, никому не известны. Теория эволюции может только сказать, что организмы в рамках той или иной биоты окажутся "приспособленными" к своей окружающей среде, которую они же отчасти и формируют. А могло бы этих организмов просто не быть.

Anton_Peplov в сообщении #1688647 писал(а):

С макроэволюцией существенно больше ясности.

В чём Вы видите ясность? В частности, в вопросе темы - определённости предпосылок появления "разума"? Я вообще не вижу, чтобы теория эволюции определённо предсказывала появление чего-либо. Зато она может задним числом очень хорошо объяснить, что то, что появилось, непременно окажется "приспособленным" к тем условиям, которые возникнут.

Anton_Peplov в сообщении #1688647 писал(а):

Ну да, раньше Вы физиков учили
, что им называть теорией, а теперь биологов - что им называть причиной.

Ну да, конечно, давайте теперь вообразим себе биологов, которые изобретают собственное значение слова "причина". Когда люди употребляют это слово, то, конечно, всегда могут быть нюансы, но при этом всегда речь идёт о возможности предсказать что-то из чего-то: мы ударили кием по бильярдному шару и это стало причиной его движения, приведшего к его падению в лунку. Но практически невозможно, пользуясь теорией эволюции, предсказать появление чего-то определённого. Если в течение миллионов лет постепенно прекращать поливать цветы, то они, возможно, и эволюционируют в кактусы. А может быть эволюционируют во что-то совершенно иное. А может быть просто вымрут. Здесь существенен фактор случайности, от которого избавиться никак невозможно.

[Anton_Peplov]

epros в сообщении #1688772 писал(а):

Ну да, конечно, давайте теперь вообразим себе биологов, которые изобретают собственное значение слова "причина".

Ничего воображать не надо. Они уже среди нас.

epros в сообщении #1688772 писал(а):

но при этом всегда речь идёт о возможности предсказать что-то из чего-то

Всегда ли?
- причины распада Римской империи
- причины и условия убийства с особой жестокостью (это название реальной научной статьи, правда, в заштатном журнале)

epros в сообщении #1688772 писал(а):

мы ударили кием по бильярдному шару и это стало причиной его движения, приведшего к его падению в лунку

А пусть это будет бильярд Синая? Этот пример особенно интересен в плане "возможности предсказать".

epros в сообщении #1688772 писал(а):

Но практически невозможно, пользуясь теорией эволюции, предсказать появление чего-то определённого.

Можно предсказать заполнение экологической ниши. Зная о возникновении кислородной атмосферы, можно предсказать появление аэробов. Конкретный фенотип и геном, конечно, не предскажешь.

Кстати, в соседней теме тоже сделали проверяемое предсказание: появление множества штаммов бактерий, способных питаться пластиком. Как говорите, заходите через сто лет.

[epros]

Anton_Peplov в сообщении #1688781 писал(а):

epros в сообщении #1688772 писал(а):

Ну да, конечно, давайте теперь вообразим себе биологов, которые изобретают собственное значение слова "причина".

Ничего воображать не надо. Они уже среди нас.

Я правильно понял, что Вы имели в виду биологов, которые используют слово "причинность", не имея в виду возможность предсказания динамики биологической системы?

Anton_Peplov в сообщении #1688781 писал(а):

Всегда ли?
- причины распада Римской империи

Не возьмусь сейчас обсуждать эту тему, здесь слишком широкое поле для спекуляций. Слишком многие готовы выложить здесь свои объяснительные схемы (у всех разные), именно с претензией, что их схемы однозначно предсказывают распад Римской империи, и мы замучаемся что-то доказывать или опровергать.

Anton_Peplov в сообщении #1688781 писал(а):

- причины и условия убийства с особой жестокостью (это название реальной научной статьи, правда, в заштатном журнале)

Ну здесь и правда может быть вполне работающая (предсказывающая) модель поведения конкретного индивидуума. Я просто не в курсе контекста.

Anton_Peplov в сообщении #1688781 писал(а):

А пусть это будет бильярд Синая? Этот пример особенно интересен в плане "возможности предсказать".

Ну так пусть. Бильярд Синая - хороший пример быстрого нарастания ошибки предсказания. Вроде бы в точной модели всё можно рассчитать на любое время вперёд, но при наличии минимальной ошибки точность предсказания буквально через несколько столкновений становится практически нулевой. В теории эволюции, кстати, всё ровно так и есть. На коротких промежутках времени, когда можно пренебречь изменчивостью, можно оценить динамику разрастания или, наоборот, вымирания популяции. Но на масштабах времени, на которых возникают новые виды, изменчивостью уже пренебречь нельзя. А это и есть тот самый случайный фактор, который, как я говорил ранее, из теории никак не выкинешь.

Anton_Peplov в сообщении #1688781 писал(а):

Можно предсказать заполнение экологической ниши. Зная о возникновении кислородной атмосферы, можно предсказать появление аэробов.

Нет, нельзя. Нет никакой заблаговременно заготовленной "экологической ниши", ожидающей заполнения новым видом. Ниши возникают и изменяются совместно с организмами, которые их заполняют.

И "предсказать" появление аэробов можно только задним числом. На самом деле они могли бы и не появиться. Кстати, цианобактерии, которые вроде бы впервые и породили кислородную атмосферу, сами по себе являются аэробами, так что возникать никому было не нужно, уж цианобактерии в кислородной среде не вымерли бы.

Anton_Peplov в сообщении #1688781 писал(а):

Кстати, в соседней теме
тоже сделали проверяемое предсказание: появление множества штаммов бактерий, способных питаться пластиком. Как говорите, заходите через сто лет.

Я тоже умею делать высосанные из пальца предсказания. Например, предскажу, что такого не произойдёт в ближайшие сто тысяч лет, за которые производители пластика вымрут. Через сто тысяч лет проверим.

[drzewo]

(Оффтоп)

epros в сообщении #1688193 писал(а):

Почему мы вообще должны объяснять эволюцию в терминах предпосылок и следствий? Сама идея этого мне кажется странной.

Мне тоже. И скажу почему. Если про события $A,B$ известно, что они были (т.е. оба высказывания истинны), то высказывание $A\Longrightarrow B$ -- это просто тавтология, оно не несет ни какой информации.