Prawda

Piątek, 15 listopada 2019 - 11:34

« Poprzedni Następny »


DNA: zoptymalizowany kod źródłowy?


Matthew Cobb 2015-11-30

Dzisiaj jest wspaniały XKCD:
Dzisiaj jest wspaniały XKCD:

 

Początkowo wysłałem tweeta z komentarzem: “Prawda. Biologia jest niemożliwa”, ponieważ ten dowcip rysunkowy podkreśla, że informacja, jaką zawiera DNA, jest znacznie bardziej skomplikowana niż to wyobraża sobie większość nie-biologów. Jest klasycznym błędem naukowców z dziedzin nauk ścisłych (szczególnie matematyków i fizyków) sądzenie, że biologia podporządkowana jest temu samemu rodzajowi ścisłych praw z jakimi obcują w ich dziedzinach – kiedy jednak studiują biologię, wkrótce zdają sobie sprawę z tego, że żywe stworzenia są znacznie bardziej złożone niż cokolwiek w fizyce lub matematyce, Jak powiedział Martin Rees, Astronom Królewski: owad jest bardziej skomplikowany niż gwiazda.


Po namyśle jednak uważam, że chociaż Patrick Munroe Randall (autor komiksu – M.K.) ma dobre serce, nadal cierpi z powodu pewnych klasycznych założeń ścisłych umysłów (był w swoim czasie robotykiem  w NASA). Pozostawiając na boku kwestię warunkowości ekspresji genów (o to może mu chodzić, kiedy pisze: „sprzężenie zwrotne i przetwarzanie zewnętrzne” na pierwszym rysunku), bohaterka wyjaśnia, że „DNA jest wynikiem najbardziej agresywnie optymalizującego procesu we wszechświecie”. Porównanie 3,8 miliarda lat „optymalizacji” DNA z kilkoma latami optymalizacji Google, powoduje, że bohater w kapeluszu dochodzi do wniosku, iż „biologia jest niemożliwa”.


To nie jest słuszne. DNA nie jest poddana „najbardziej agresywnie optymalizującemu procesowi we wszechświecie”. Nasze geny nie są doskonale przystosowane i pięknie zaprojektowane. Są okropnym, historycznym bałaganem. Po części to właśnie odróżnia biologię od fizyki i matematyki – jest rezultatem procesów historycznych – ewolucji i doboru naturalnego* - które pozostawiają ślady swojej przeszłości w genomie.


Z powodów, których nie rozumiemy, wiele genów eukariotycznych (tj., genów w organizmach z jądrem – a więc wszystkich organizmów wielokomórkowych i także niektórych jednokomórkowych) jest czasami rozdzielonych, poprzerywanych pozornie bezsensownymi sekwencjami o nazwie „introny”. Chociaż przeciętny intron ma tylko 40 zasad, jeden z intronów w ludzkim genie dystrofiny ma ponad 300 tysięcy zasad! W kilku rzadkich wypadkach intron w jednym genie może nawet zawierać cały, osobny, kodujący białko gen.


To nie jest rezultat “optymalizacji”: jest tak z powodu faktu, że – jak to ujął François Jacob –ewolucja nie projektuje, ewolucja majsterkuje. Grzebie przy tym, co jest pod ręką i chodzi tylko o to, by działało.


Wiemy, że tylko 5% ludzkiego genomu koduje białka (kiedy Francis Crick pracował nad znaczeniem kodu genetycznego w latach 1950, zakładał, że to jest wszystko, co geny kiedykolwiek robią). Wiemy obecnie, że kolejne 5-10% jest regulatorowym DNA, który produkuje RNA, który reguluje aktywność innych genów. Pozostałe 85% - około 2,7 miliarda par zasad – wydaje się głównie „śmieciami”, które nie mają żadnej ewidentnej funkcji – gdyby zostały wymazane, nie wpłynęłoby to w ogóle na sprawność organizmu.


Wiele było o to sporów, szczególnie od czasu, kiedy projekt ENCODE pokazał, że praktycznie każdy odcinek naszego DNA wydawał się produkować jakiś rodzaj reakcji chemicznej w komórce, co zdaniem badaczy z tego projektu znaczyło, że był funkcjonalny. Kiedy jednak naukowcy sztucznie stworzyli rzeczywiście losowe odcinki DNA, stwierdzili, że one także potrafią dawać reakcje chemiczne. Jeśli aktywność biochemiczna jest produkowana przez większość naszego DNA, to jest to nieodróżnialne od losowego szumu.


Pisałem o tym w książce Life’s Greatest Secret:

Różne gatunki mogą mieć genomy znacząco różniące się rozmiarami, co nie wydaje się związane z czymkolwiek w ich ekologii lub stopniu widzialnej złożoności fizjologicznej. (…) Ten problem nazywa się “paradoksem wartości C” lub “zagadką wartości C” – “C” jest ilością DNA w genomie. Niektóre z tych różnic mogą być spowodowane dobrze znanym zjawiskiem: odcinki genomu mogą duplikować się w trakcie ewolucji, szczególnie w roślinach, które potrafią podwoić rozmiary swojego genomu w jednym pokoleniu, podczas gdy duplikacja chromosomów jest nieco dezorganizująca. Z powodu takich czynników jak duplikacja zróżnicowanie wielkości genomów, jaką widzimy u gatunków, opiera się ogólnemu wyjaśnieniu opartemu na funkcji. Naświetla to żartobliwie nazwany „test cebuli”: genom cebuli zawiera około 16 miliardów par zasad, czyli pięciokrotnie więcej niż genom człowieka.

Inny przykład – wirusy potrafią wstawić się w nasz DNA, używając naszych komórek do reprodukowania siebie. Czasami pozostają i są kopiowane raz za razem. Tak więc, na przykład, pozostałości inwazyjnych sekwencji wirusowych stanowią zdumiewające 45 procent genomu człowieka, a jeden element, znany jako Alu, pozostawia ślady genetyczne, które stanowią około 10 procent naszego DNA.


To nie jest optymalizacja – to jest trwająca tysiąclecia historia infekcji!


W niektórych wypadkach majsterkując z wielkim zapałem dobór naturalny może znaleźć nowy cel dla tych wirusowych pozostałości i sądzi się, że takie sekwencje wirusowe są początkiem jednego z naszych najbardziej żywotnych narządów – łożyska.


Wreszcie, w niektórych wypadkach, przy tym zadziwiającym szumie, są także zdumiewające przykłady złożoności, która rzeczywiście wydaje się być wynikiem optymalizacji – i mogą one spowodować zawrót głowy każdego, nie tylko zawadiackiego informatyka w kapeluszu. Drosophila ma gen o nazwie Dscam, który bierze udział w rozwoju neuronalnym i ma cztery grupy eksonów (odcinków genu, które ulegają ekspresji – stąd ekson – w odróżnieniu od na pozór bezczynnych intronów).


Komórka może odczytać każdy z tych eksonów na dwanaście, czterdzieści osiem, trzydzieści trzy lub dwa alternatywne sposoby. W wyniku jeden odcinek DNA, który nazywamy Dscam, może kodować 38016 różnych białek. (Chwilowo jest to rekordowa liczba różnych białek wytwarzanych przez jeden gen. Podejrzewam, że istnieje więcej jeszcze bardziej skrajnych przypadków.)


Innymi słowy, DNA jest jeszcze bardziej skomplikowany niż wyobraża sobie Randall – jest produktem historii, jest zabałaganiony i niezaprojektowany. A kiedy czasami jest optymalizowany, stopień jego złożoności przyprawia o zawrót głowy. Biologia niezupełnie jest niemożliwa, ale jest niewiarygodnie trudna!

__________________________________________________________________

* To nie jest to samo! Ewolucja jest zmianą częstotliwości danego allelu czyli postaci genu. Wiele alleli – różnych sekwencji DNA – nie daje żadnej zmiany cechy i dlatego są one selektywnie neutralne. Mogą zmienić częstotliwość swojego występowania bez udziału doboru naturalnego.


Dobór naturalny znaczy po prostu zróżnicowane przeżywanie różnych form organizmu w gatunku. Jeśli różnice form nie mają podstawy genetycznej, to dobór naturalny nie doprowadzi do zmiany częstotliwości alleli, a więc do ewolucji. Na przykład, gdyby istniał dobór naturalny przeciwko różowym flamingom, które swój kolor zawdzięczają otoczeniu, nie zaś genom, to nie prowadziłoby to do ewolucji nowej formy w populacji (chyba, że istnieje genetyczna cecha skłaniająca flamingi do żerowania tylko na tym pokarmie, który umożliwia im przybieranie różowego koloru).


Geniusz Darwina polegał na tym, że zrozumiał, iż ewolucja drogą doboru naturalnego jest sposobem pojawiania się adaptacji. By to się zdarzyło, potrzeba zmienności w populacji, tego, by ta zmienność miała jakąś podstawę genetyczną i by prowadziło to do zróżnicowanego przeżycia. Z tym trzema czynnikami i wystarczającym czasem dojdziesz do zdumiewającej różnorodności życia, jaką mamy na planecie.


DNA: optimised source-code?

Why Evolution Is True, 18 listopada 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Matthew Cobb

Biolog i pisarz, mieszka i pracuje w Manchesterze, niedawno w Stanach Zjednoczonych ukazała się jego książka „Generation”, a w Wielkiej Brytanii „The Egg & Sperm Race”. Systematycznie publikuje w "LA Times", "Times Literary Supplement", oraz "Journal of Experimental Biology".


Skomentuj     Wyślij artykuł do znajomego:     Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1032 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Odwołajcie antyszczepionkową konferencję w Tel Awiwie   Blum   2019-11-15
Ewolucja dwunożności   Novella   2019-11-14
Granice „przeskoczenia” progu opłacalności   Lomborg   2019-11-13
Dlaczego nie żyjemy w epoce post-prawdy   Pinker   2019-11-11
Śledząc pochodzenie człowieka   Novella   2019-11-09
Skamieniałe trylobity idące gęsiego. Ale dlaczego to zrobiły?   Coyne   2019-11-06
Saga o złotym ryżu   Novella   2019-11-04
Kolejne badanie rolnictwa organicznego   Novella   2019-11-02
Fabrizio Benedetti pyta: “Czy badania placebo wzmacniają pseudonaukę?”     2019-11-01
Nathaniel Comfort raz jeszcze: nauka nie czyni postępów (czy może robi to?)   Coyne   2019-10-31
Pochwała jednoznaczności   Witkowski   2019-10-29
Stare i nowe  troski o bezpieczeństwo żywnościowe   Ongu   2019-10-28
Powrót Adama i Ewy jako rzeczywistych ludzi, jak proponuje kolejna pseudonaukowa teoria   Coyne   2019-10-25
Pradawne przechowywanie żywności   Novella   2019-10-24
Artykuł w naukowym piśmie ”Nature” dyskredytuje naukę i „scjentyzm”, kwestionuje wartości Oświecenia   Coyne   2019-10-22
Błogosławieni ci, którzy wycofują   Jacoby   2019-10-19
Pro-life czyli czarodziej z Krotoszyna   Koraszewski   2019-10-18
Biologia rozwoju ujawnia ewolucyjną historię   Novella   2019-10-15
Niebezpieczne życie antropologa   Blackwell   2019-10-12
Swędzikami jesień się zaczyna   Łopatniuk   2019-10-11
Jak wieloryb stracił swoje geny   Coyne   2019-10-10
Używanie sztucznej inteligencji do diagnozy   Novella   2019-10-08
Niespodzianka! Koty są tak samo przywiązane do swojego personelu jak psy i niemowlęta   Coyne   2019-10-05
Oburzenie, stronniczość i niestabilność prawdy   Novella   2019-10-04
O zmianie klimatu: ludzkość nie jest „nikczemna”   Lomborg   2019-10-03
Postmodernizm wyjaśniony i krytykowany   Coyne   2019-09-30
Uzdrawianie kryształami   Novella   2019-09-26
Kolejna rewolucja w rolnictwie   Novella   2019-09-24
Opory przeciwko szczelinowaniu są oparte na ideologii, a nie na nauce   Jacoby   2019-09-23
St Paul Island część 5   Lyon   2019-09-21
Co to jest czerwona rtęć?   Novella   2019-09-20
Jaka sztuka siedzi w naszych genach i czy to aby nie kicz?   Koraszewski   2019-09-19
Fałszywe wspomnienia i Fake News   Novella   2019-09-18
Kolejna próba odrzucenia teorii Darwina   Coyne   2019-09-17
Choroba zielonych mięśni   Łopatniuk   2019-09-14
”Sygnalizowanie cnoty” może nas irytować. Cywilizacja byłaby jednak bez niego niemożliwa    Miller   2019-09-13
Foka Weddela wygryza w lodzie otwory do oddychania   Coyne   2019-09-12
DNA i Loch Ness   Novella   2019-09-11
Nowa i ważna czaszka hominina z Etiopii   Coyne   2019-09-10
St Paul Island, Część 4   Lyon   2019-09-06
Biały jak śnieg, żółciutki jak kaczuszka   Łopatniuk   2019-09-04
Pingwiny geje? Nie tak szybko   Coyne   2019-09-03
Czego może nas nauczyć była zwolenniczka antyszczepionkowców, Kelley Watson-Snyder     2019-08-30
Bezzbożowa karma dla psa   Novella   2019-08-29
Odrażające życie płciowe pingwinów białookich   Coyne   2019-08-28
Badanie akupunktury jako terapii na dławicę piersiową   Novella   2019-08-23
Pradawna gigantyczna papuga z Nowej Zelandii: metr wysokości i waga 7 kilogramów!   Coyne   2019-08-22
Alaska — nurniczki i obopólny dobór płciowy   Lyon   2019-08-20
Zła nauka promuje organiczne jabłka   Novella   2019-08-19
Gąsienica zmienia kolor, żeby dopasować się do podłoża nie używając oczu: potrafi widzieć skórą!   Coyne   2019-08-16
Pseudonaukowa histeria to nie jest dobra odpowiedź na klimatyczne wyzwania   Lomborg   2019-08-14
GMO i model deficytu wiedzy   Novella   2019-08-12
Po raz pierwszy użyto edytowania genów CRISPR do leczenia zaburzenia genetycznego – anemii sierpowatej   Coyne   2019-08-08
Maskonury z wyspy St. Paul na Alasce   Lyon   2019-08-07
Zbieg okoliczności czy prawo wielkich liczb?   Novella   2019-08-06
I pijcie łzy moje, czyste rzęsiste   Łopatniuk   2019-08-03
Kształtowanie opinii o nauce i medycynie   Novella   2019-08-02
Nowe badanie dotyczące zwrotu zgubionych portfeli: ludzie na świecie są uczciwsi niż myślisz, ale czytelnik wyliczył, że uczciwość jest większa w mniej religijnych krajach   Coyne   2019-08-01
Praktykowanie medycyny bez uprawnień nie jest wolnością słowa   Novella   2019-07-31
Radujcie się, Ziemia staje się zieleńsza   Ridley   2019-07-30
Spiski wokół ptaków   Novella   2019-07-29
Matt Meselson opisuje swój najsłynniejszy eksperyment (z Frankiem Stahlem)   Coyne   2019-07-26
Niemający rozeznania filozof twierdzi, że gatunki nie istnieją   Coyne   2019-07-23
Więcej złych wiadomości dla dilerów witamin   Novella   2019-07-22
Starożytny ptak z nadzwyczaj długim palcem   Coyne   2019-07-19
YouTube i szarlataneria leczenia raka dietą   Novella   2019-07-18
“Współczesny” Homo sapiens mógł być w Eurazji aż 210 tysięcy lat temu   Coyne   2019-07-17
Hodowanie mini-mózgów z komórek macierzystych   Novella   2019-07-15
Szczepionka HPV działa. Koniec kropka     2019-07-13
Efekt przechodnia   Novella   2019-07-11
Prątkiem w raka, czyli co ma gruźlica do raka pęcherza   Łopatniuk   2019-07-06
Opowieści o nauce zastępują fikcję w Teatrze Narodowym Ugandy   Ongu   2019-07-05
Pleśń w przestrzeni kosmicznej   Novella   2019-07-03
Pterozaury: Czy umiały latać od razu po wykluciu się?   Coyne   2019-07-02
Ludziom rosną rogi? – Złe informowanie o nauce   Novella   2019-07-01
Przemysł ”wellness”   Novella   2019-06-28
Nazywanie zmiany klimatu ”katastrofalną” utrudnia znalezienie realnych odpowiedzi   Lomborg   2019-06-26
Olbrzymie straszyki mają zostać ponownie wprowadzone na wyspę Lord Howe   Coyne   2019-06-25
Amonit (i masa innych stworzeń) znaleziona w birmańskim bursztynie   Coyne   2019-06-21
Ślubowanie o zniesieniu grzechu   Ridley   2019-06-20
Nowe informacje o dzieciach CRISPR   Novella   2019-06-17
Słonie mają fantastyczny węch (lepszy niż psy): są jedynymi zwierzętami, które potrafią rozróżnić inne ilości pokarmu tylko po zapachu   Coyne   2019-06-14
Indyjscy farmerzy wysiali ziarna GMO w proteście obywatelskiego nieposłuszeństwa     2019-06-13
Chcąc zadowolić antyaborcjonistów administracja Trumpa tnie finansowanie badań medycznych przy użyciu tkanki płodowej   Coyne   2019-06-11
Triumf Mao: Światowa Organizacja Zdrowia oficjalnie akceptuje szarlatanerię tradycyjnej chińskiej medycyny     2019-06-04
Ale jak to bezbarwnikowy?   Łopatniuk   2019-06-01
Na zdrowie: izraelscy naukowcy warzą piwo na ”wskrzeszonych” drożdżach sprzed 5000 lat     2019-05-31
Skąd wiemy to, co wiemy?   Novella   2019-05-28
Samice bonobo (ale nie samice szympansów) pomagają swoim synom w zdobywaniu partnerek   Coyne   2019-05-25
Dlaczego ludzie sprzeciwiają się technologiom, które zmniejszają szkody?   Ridley   2019-05-24
Nowa praca o nielotnych chruścielach rażąco przesadzona i wypaczona w popularnych mediach   Coyne   2019-05-22
Trenowanie sztucznej inteligencji, żeby widziała jak człowiek   Novella   2019-05-21
A polać wielką wodą…   Cipiur   2019-05-18
Wykrywanie kłamstw w mózgu   Novella   2019-05-17
Walka o zachowanie bioróżnorodności   Ridley   2019-05-15
Niezwykły przypadek mimikry: skaczący pająk naśladuje gąsienicę   Coyne   2019-05-14
Selektywnie stosowana koncepcja tabula rasa i ideologicznie motywowane nieporozumienia   Cory Clark   2019-05-09
Dlaczego szarlatani nie powinni nadzorować sami siebie     2019-05-08
Kiedy naukowcy nie tolerują odmiennego zdania   Weber   2019-05-07
Przegapione odkrycia w historii nauki   Ridley   2019-05-02

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Schadenfreude



Pseudonaukowa histeria...


Panstwo etc



Biły się dwa bogi


 Forma przejściowa


Wstęga Möbiusa


Przemysł produkcji kłamstw


Jesteś tym, co czytasz,



Radykalne poglądy polityczne


Einstein



Socjologia



Allah stworzyl



Uprzednie doświadczenie



Żydowski exodus



PRL Chrystusem narodów



Odrastające głowy hydry nazizmu



Homeopatia, wibracje i oszustwo


Żołnierz IDF



Prawo powrotu



Mózg i kodowanie predyktywne



Nocna rozmowa



WSzyscy wiedza



Nieustający marsz



Oświecenie Pinker



Alternatywna medycyna zabija



Kobiety ofiarami



Prometeusz



modyfikowana pszenica



Arabowie



Roboty będą uprawiać ziemię



Sumienie, czyli moralność bez smyczy



Skomplikowana ewolucja



Argument neuroróżnorodności



Nowe badanie pamięci długotrwałej


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Malgorzata, Andrzej, Marcin, Henryk