Проповеди об эволюции: о помехоустойчивости всея живого и нестандартных путях эволюции
Пятая лекция курса "Введение в эволюционную биологию". О защите от помех, разбалтывании гаек путей развития и попутно - о жутковатых рыбёхах :-)))
Немножко про виды отбора вообще. Если с родимым стабилизирующим, движущим да дизруптивным у меня проблем не было, то частотно-зависимый балансирующий мне был неясен. До сих пор - ныне ясно! Яркий пример - цихлидки из озера Танганьика, питающиеся чешуёй (!) других рыб. Их рты для удобства обдирания жертвы искривлены либо вправо, либо влево (картинка тут). Признак, ясен пень, наследственный. Короче, фишка в том, что частоты аллелей, отвечающих за направление рта, колеблются вокруг заветной "0,5" (пополам на пополам), но когда, скажем, становится больше "левых", выгоднее быть "правым" - ибо кушанные за левую бочину рыбы становятся внимательнее к больному месту, и их становится сложнее обкусывать. Здесь ещё статейка об этих чешуеедах и фото рыбы полностью.
Всему живому необходима помехоустойчивость, ибо помехи всегда и везде. (Стабилизирующий отбор, кстати, работает на то - способствует накоплению мутаций, повышающих устойчивость развития). Причём, что здорово, защита от одной ерунды может стать защитой и от другого.
Казалось бы, помехоустойчивость должна вести к снижению мутагенеза и вообще вести к ловушке локального оптимума. Отведайте изысканное фирменное блюдо - фигу с маслом! Наоборот - помехоустойчивость, логичным образом снижая пакостные эффекты вредных мутаций (которых, как мы помним, всегда много), позволяет накапливать всякую изменчивость, коя может в один момент взять и пригодиться.
Классика жанра. "Не нужно так много генома, не нужно"...это в лабораторном раю не нужно. В помойном ведре - пригодится :-)))
Казалось бы, зачем? В природе ведь не водятся эмбриологи со скальпелями, режущие икринки пополам :-))) Но на всякий случай. "Есть на всякий, есть на случай/В корабле специалист,/Ваш великий и могучий/Структуральнейший лингвист" :-)))
Шапероны - это белки, исправляющие косяки (причём как внешние, так и внутренние) в других белках. Они помогают косячным белкам принять правильную форму. А если шаперон разболтать - получается вот такая кунсткамера...
Опять же, об избыточности и слегка глубже-дальше. Альтернативные пути есть всегда. А вот проявляться они могут по разным причинам. В данном случае четырёхкрылые мухи вырастают либо из-за мутации, либо из-за пропитанной гадостным эфиром среды. Такая вещь, когда фенотип меняется от изменения среды так же, как и от мутации, называется фенокопия. Почему такое вообще существует? Да чтоб я знала! Примитивнейшее соображение уже несвежими ночными мозгами - минутка отсебятины - всякое изменение фенотипа есть, по сути, изменение формы белков. А уж чем менять форму белков? Да какая разница! Хоть мутацией, хоть жаром-радиацией, хоть бензопилой "Дружба". Надо думать дальше и глубже.
Эта история с четырёхкрылыми мухами имеет отношение к эпигенетике. Механизм эпигенетической эволюции отличается от классического тем, что не начинается изменениями генома, а заканчивается ими. Призрак ламаркизма? Не-а. В тех самых фенотипоискривляющих условиях отбираются особи, у которых уже кое-что не так с путями развития, у которых "разболтаны" системы регуляции экспрессии генов, у кого не сработала защита от неблагоприятных внешних условий. Упрощая - кто предрасположен к приобретению данного кривого (хотя и красивого) фенотипа (напоминает эффект Болдуина, хотя там - про поведение; вкратце напомню, ежели кто не в курсе - в изменившихся условиях преимущество получают те, кто предрасположен к формированию полезного поведения). Всё по Дарвину и по синтетической теории - то бишь с генов, по сути, всё-таки всё начинается.
Ещё немного об отборе на разболтанность путей регуляции экспрессии генов, грубо говоря - на ненадёжность путей развития. Бактерия Bacillus subtilis в плохих условиях умеет образовывать в клетке спору. Но только одну. Расшатав систему спорообразования, учёные получили даже таких бактерий, которые успешно образовывали две споры сразу. Это даже может быть в каких-то условиях и полезным. Вроде как даже размножение своеобразное получается :-)))
Во всякой зрячей мексиканской тетре живёт слепая пещерная. Просто добавьте воды...хм...пещерной, и вуаля - проявляется та самая скрытая изменчивость (получившаяся с помощью систем помехоустойчивости, помните?) - размеры глаз начинают сильно варьировать. Причём чем меньше глаза, тем лучше рыбка размножается. Отчего так? Минутка отсебятины: думается мне, что в условиях пещерной воды глаза лишь а) оттягивают на себя ресурсы организма, кои и так достать там трудно и б) возможно, зрячая рыба в пещере всё ещё пытается что-то разглядеть, как бы отвлекается, вместо того, чтобы довериться другим чувствам.
Просто ещё раз - о различиях механизмов эволюции. Обычно работает классический, но, как мы увидели, и "эпигенетический" тоже порой бывает. Хотя и работает, если подумать, тоже по Дарвину :-)))
Хотите больше? Бегом в "Архэ" в среду вечером!
Маленькое послесловие: получив от меня скромное поздравление с прошедшим, Александр Владимирович украсил мой экземпляр книги "Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий" (книга, кстати, шикарная; многое из неё я сегодня на лекции, между прочим, припомнила) вот таким автографом:
Спасибо огромное!!! Стараюсь, как могу :-)))
Немножко про виды отбора вообще. Если с родимым стабилизирующим, движущим да дизруптивным у меня проблем не было, то частотно-зависимый балансирующий мне был неясен. До сих пор - ныне ясно! Яркий пример - цихлидки из озера Танганьика, питающиеся чешуёй (!) других рыб. Их рты для удобства обдирания жертвы искривлены либо вправо, либо влево (картинка тут). Признак, ясен пень, наследственный. Короче, фишка в том, что частоты аллелей, отвечающих за направление рта, колеблются вокруг заветной "0,5" (пополам на пополам), но когда, скажем, становится больше "левых", выгоднее быть "правым" - ибо кушанные за левую бочину рыбы становятся внимательнее к больному месту, и их становится сложнее обкусывать. Здесь ещё статейка об этих чешуеедах и фото рыбы полностью.
Всему живому необходима помехоустойчивость, ибо помехи всегда и везде. (Стабилизирующий отбор, кстати, работает на то - способствует накоплению мутаций, повышающих устойчивость развития). Причём, что здорово, защита от одной ерунды может стать защитой и от другого.
Казалось бы, помехоустойчивость должна вести к снижению мутагенеза и вообще вести к ловушке локального оптимума. Отведайте изысканное фирменное блюдо - фигу с маслом! Наоборот - помехоустойчивость, логичным образом снижая пакостные эффекты вредных мутаций (которых, как мы помним, всегда много), позволяет накапливать всякую изменчивость, коя может в один момент взять и пригодиться.
Классика жанра. "Не нужно так много генома, не нужно"...это в лабораторном раю не нужно. В помойном ведре - пригодится :-)))
Казалось бы, зачем? В природе ведь не водятся эмбриологи со скальпелями, режущие икринки пополам :-))) Но на всякий случай. "Есть на всякий, есть на случай/В корабле специалист,/Ваш великий и могучий/Структуральнейший лингвист" :-)))
Шапероны - это белки, исправляющие косяки (причём как внешние, так и внутренние) в других белках. Они помогают косячным белкам принять правильную форму. А если шаперон разболтать - получается вот такая кунсткамера...
Опять же, об избыточности и слегка глубже-дальше. Альтернативные пути есть всегда. А вот проявляться они могут по разным причинам. В данном случае четырёхкрылые мухи вырастают либо из-за мутации, либо из-за пропитанной гадостным эфиром среды. Такая вещь, когда фенотип меняется от изменения среды так же, как и от мутации, называется фенокопия. Почему такое вообще существует? Да чтоб я знала! Примитивнейшее соображение уже несвежими ночными мозгами - минутка отсебятины - всякое изменение фенотипа есть, по сути, изменение формы белков. А уж чем менять форму белков? Да какая разница! Хоть мутацией, хоть жаром-радиацией, хоть бензопилой "Дружба". Надо думать дальше и глубже.
Эта история с четырёхкрылыми мухами имеет отношение к эпигенетике. Механизм эпигенетической эволюции отличается от классического тем, что не начинается изменениями генома, а заканчивается ими. Призрак ламаркизма? Не-а. В тех самых фенотипоискривляющих условиях отбираются особи, у которых уже кое-что не так с путями развития, у которых "разболтаны" системы регуляции экспрессии генов, у кого не сработала защита от неблагоприятных внешних условий. Упрощая - кто предрасположен к приобретению данного кривого (хотя и красивого) фенотипа (напоминает эффект Болдуина, хотя там - про поведение; вкратце напомню, ежели кто не в курсе - в изменившихся условиях преимущество получают те, кто предрасположен к формированию полезного поведения). Всё по Дарвину и по синтетической теории - то бишь с генов, по сути, всё-таки всё начинается.
Ещё немного об отборе на разболтанность путей регуляции экспрессии генов, грубо говоря - на ненадёжность путей развития. Бактерия Bacillus subtilis в плохих условиях умеет образовывать в клетке спору. Но только одну. Расшатав систему спорообразования, учёные получили даже таких бактерий, которые успешно образовывали две споры сразу. Это даже может быть в каких-то условиях и полезным. Вроде как даже размножение своеобразное получается :-)))
Во всякой зрячей мексиканской тетре живёт слепая пещерная. Просто добавьте воды...хм...пещерной, и вуаля - проявляется та самая скрытая изменчивость (получившаяся с помощью систем помехоустойчивости, помните?) - размеры глаз начинают сильно варьировать. Причём чем меньше глаза, тем лучше рыбка размножается. Отчего так? Минутка отсебятины: думается мне, что в условиях пещерной воды глаза лишь а) оттягивают на себя ресурсы организма, кои и так достать там трудно и б) возможно, зрячая рыба в пещере всё ещё пытается что-то разглядеть, как бы отвлекается, вместо того, чтобы довериться другим чувствам.
Просто ещё раз - о различиях механизмов эволюции. Обычно работает классический, но, как мы увидели, и "эпигенетический" тоже порой бывает. Хотя и работает, если подумать, тоже по Дарвину :-)))
Хотите больше? Бегом в "Архэ" в среду вечером!
Маленькое послесловие: получив от меня скромное поздравление с прошедшим, Александр Владимирович украсил мой экземпляр книги "Эволюция. Классические идеи в свете новых открытий" (книга, кстати, шикарная; многое из неё я сегодня на лекции, между прочим, припомнила) вот таким автографом:
Спасибо огромное!!! Стараюсь, как могу :-)))