Prawda

Środa, 27 maja 2020 - 23:28

« 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 1107 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Ewolucyjne korzenie sztuki   Koraszewski   2020-05-27
Innowacji nie można wymusić, ale można je zdławić   Ridley   2020-05-26
Stymulowanie kory wzrokowej   Novella   2020-05-23
Pora na telemedycynę   Novella   2020-05-19
Czy mrożącą krew w żyłach prawdą jest, że decyzja o zamknięciu społeczeństwa opierała się na luźnych matematycznych spekulacjach?   Ridley   2020-05-15
MMR jest bezpieczna i skuteczna   Novella   2020-05-14
Odporność stada na fakty   Koraszewski   2020-05-13
O COVID wiemy wszystko – i nie wiemy niczego   Ridley   2020-05-12
Nanotechnologia zastosowana do leczenia choroby Alzheimera   Novella   2020-05-11
COVID-19 – To są szkody   Novella   2020-05-05
Nadmiar teorii wszystkiego   Koraszewski   2020-05-04
Zawodnicy – i trudności – w wyścigu do wyleczenia COVID   Ridley   2020-04-30
Psychologia sprzeciwu wobec szczepień   Novella   2020-04-25
Prowokator czy prowokowany?   Witkowski   2020-04-24
Nauka on-line jest skuteczna   Novella   2020-04-23
Mądrość w pułapce autorytetu   Witkowski   2020-04-18
Znaleziono najstarszego “bilaterian”: odkryto podobne do robaka stworzenie wraz z jego skamieniałymi śladami   Coyne   2020-04-16
Nietoperze i pandemia   Ridley   2020-04-14
Pandemia ludzkiej głupoty   Novella   2020-04-12
W miarę postępu badań natura naszego wroga staje się coraz wyraźniejsza   Ridley   2020-04-04
Wzmacnianie układu odpornościowego podczas pandemii   Novella   2020-04-02
Dlaczego ten wirus inaczej dotyka pokolenia?   Ridley   2020-03-30
Czaszka maleńkiego dinozaura/ptaka znaleziona w bursztynie   Coyne   2020-03-27
Szczepionka na koronawirusa nie przybędzie szybko   Ridley   2020-03-25
Niebawem dowiemy się jak solidna jest nasza cywilizacja   Ridley   2020-03-23
Żywotność wirusa Covid-19 na różnych powierzchniach (rada: używaj rękawiczek, kiedy odbierasz paczki i nie otwieraj ich przez 24 godziny)   Coyne   2020-03-21
Dzień był krótszy 70 milionów lat temu   Novella   2020-03-20
Jak często powstają ptasie hybrydy?   Coyne   2020-03-18
Mózgi noworodków   Novella   2020-03-16
Twierdzenie o białku i DNA dinozaurów   Novella   2020-03-10
Porażka jest stałym elementem pracy naukowca   Konrad Bocian   2020-03-07
Jak myśleć o naszych problemach   Tupy   2020-03-03
Dlaczego tak wiele nowych wirusów pochodzi od nietoperzy?   Ridley   2020-02-29
Odkrycie antybiotyku przez AI   Novella   2020-02-27
Wizyta w Andach u łysek rogatych   Lyon   2020-02-26
Zioła nie pomagają na utratę wagi   Novella   2020-02-25
Dawkins pisze tweeta   Coyne   2020-02-24
W obronie binarności płci u ludzi   Coyne   2020-02-21
Nie palmy pieniędzy na ołtarzu zielonej manii   Lomborg   2020-02-20
Więcej dowodów ewolucji: końskie zarodki zaczynają tworzyć pięć palców, a cztery zawiązki znikają   Coyne   2020-02-18
Homeopatyczny rentgen   Novella   2020-02-14
Różnice płci w wyborze zabawek: chłopcy bawią się chłopięcymi zabawkami, dziewczynki dziewczęcymi zabawkami   Coyne   2020-02-13
Śmiertelność z powodu raka nadal spada wbrew twierdzeniom szarlatanów     2020-02-11
Odkrycie w immunologii, a leczenie nowotworów   Novella   2020-02-10
Ponowne psucie nauki przez ideologię: ”Slate” wypacza biologię ewolucyjną, by wyglądała na kapitalistyczną i antysocjalistyczną   Coyne   2020-02-07
Flamingi z braku łysek rogatych   Lyon   2020-02-06
Moja ostatnia praca badawcza. Część 3: Znaczenie   Coyne   2020-02-04
Moja ostatnia praca badawcza. Część 2: Wyniki   Coyne   2020-02-03
Moja ostatnia praca badawcza: Część 1: Cele i metody   Coyne   2020-02-01
Ewolucyjne wyjaśnienie nienaukowych przekonań   Bretl   2020-01-31
Zdumiewająca mimikra   Coyne   2020-01-27
Reality check: Pęd do szybkiej „zerowej” emisji to gwarancja przegranej   Lomborg   2020-01-27
Sfuszerowany artykuł o biologii w „Washington Post”   Coyne   2020-01-24
Punkty dla Ameryki w konflikcie między Iranem i USA   Destexhe   2020-01-24
Zbliżanie się do rozumienia pamięci   Novella   2020-01-22
Z perspektywy naszego kurnika   Witkowski   2020-01-16
Fałszywa pokora nie uratuje planety   Boudry   2020-01-09
Złoty ryż zatwierdzony na Filipinach   Novella   2020-01-07
Cudowna animacja DNA i komórek   Coyne   2020-01-06
Dychotomiczne myślenie, niepewność i zaprzeczanie nauce     2020-01-01
Mieliśmy najlepszą dekadę w historii. Naprawdę   Ridley   2019-12-31
Kreacjonista opowiada się za ”argumentem z niedowierzania”   Coyne   2019-12-26
Biologia męskiej agresji i dlaczego nie jest to tylko „socjalizacja”   Coyne   2019-12-24
Wydajność, wyzysk, wybory   Koraszewski   2019-12-23
Społecznościowe finansowanie szarlatanerii   Novella   2019-12-20
Wykład Dawkinsa o czerpaniu odwagi z darwinizmu   Coyne   2019-12-18
Uprawy GM, takie jak Złoty Ryż, uratują życie setek tysięcy dzieci   Ridey   2019-12-13
Darwin, lisy i inne ssaki na Falklandach   Mayer   2019-12-11
Wirtualna edukacja   Novella   2019-12-03
Teoria klasy próżniaczej Thorsteina Veblena – uaktualnienie statusu   Henderson   2019-12-02
Punkt szczytowy inteligencji   Novella   2019-11-30
Likwidowanie przeziębienia miedzią   Novella   2019-11-27
Dlaczego wyjaśnianie problemów przez biały przywilej jest niesłuszne   Rob Henderson   2019-11-25
LiveScience zachwala panpsychizm jako rozwiązanie trudnego problemu świadomości   Coyne   2019-11-22
Jak walczyć z firehosing   Novella   2019-11-19
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

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Wzmacnianie układu odpornościowego



Wykluczenie Tajwanu z WHO



Drzazgę źle się czyta



Sześć lat



Pochodzenie



Papież Franciszek



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


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