Prawda

Niedziela, 24 października 2021 - 17:15

« 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 1235 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Wytwarzanie białek w roślinach przez rolnictwo molekularne   Novella   2021-10-20
Strzelby, zarazki, maszyny to zdecydowanie antyrasistowska książka. Dlaczego lewica jej nie kocha?   Barnett   2021-10-13
Nigeryjscy farmerzy nie mogą się doczekać wystarczających ilości GM nasion wspięgi wężowatej   Gakpo   2021-10-12
Dobór płciowy versus dobór naturalny: na przykładzie chrząszczy   Coyne   2021-10-08
Edytowanie genów kluczem do ulepszenia podstawowych upraw w Afryce   Abugu   2021-10-01
Bakłażan GMO jest udokumentowaną wygraną ubogich farmerów   Conrow   2021-09-23
O Jezu, wskrzeszają mamuta!   Koraszewski   2021-09-17
Wszystkie antyizraelskie wiadomości zasługują na publikację   Bard   2021-09-04
Tożsamość etniczna i rasa   Coyne   2021-08-30
Środowiskowcy mylili się – nie stoimy przed apokalipsą owadów   Ridley   2021-08-13
Czy znaleziono najstarszy dowód na istnienie zwierzęcia? Nowa gąbko-podobna skamieniałość liczy 890 milionów lat   Coyne   2021-08-11
Psy rozumieją ludzi   Novella   2021-08-06
Nowy start nauki o życiu w epoce genu   Ridley   2021-08-05
Użycie ognia przez homininy: przykład szybkiej ewolucji kulturowej?   Coyne   2021-08-04
Historia pandemii jest historią zaprzeczania   Jackoby   2021-07-27
Nieuchwytny neuron babci   Novella   2021-07-22
Cierpienie i pytanie, czy przestaniemy jeść mięso   Koraszewski   2021-07-14
Czy nadchodzi hydroponika?   Novella   2021-07-13
Raport Unii Europejskiej o glifosacie   Novella   2021-07-10
Dlaczego ideologii nie należy mieszać z nauką   Coyne   2021-06-30
Nagonka na Izrael grasuje w stowarzyszeniach nauk ścisłych, medycyny i edukacji   Chesler   2021-06-24
Szczęśliwi pracoholicy   Witkowski   2021-06-03
Propaganda w wykonaniu nauczycieli akademickich   Chesler   2021-06-02
Ewolucja wielokomórkowości   Novella   2021-05-07
Polityczna polaryzacja jest przesadzona   Novella   2021-05-04
Wrotki były kiedyś sztandarową grupą istot bez seksu, a teraz sądzi się, że ukradkiem odstawiają szybkie numerki   Coyne   2021-04-22
Błędna historia antykolonializmu   Tupy   2021-04-21
Mayflower wyrusza w podróż raz jeszcze   Koraszewski   2021-04-19
Genetyczny przełącznik CRISPR   Novella   2021-04-16
Wielkie zdarzenie oksydacyjne   Novela   2021-04-09
Kiedy panika klimatyczna zlewa się z kulturą anulowania   Lomborg   2021-04-06
Czy wykształceni ludzie są bardziej antysemiccy?   Albert Cheng i Ian Kingsbury   2021-04-05
Nieoczekiwana historia i cudowny sukces szczepionek   Ridley   2021-03-31
Innowacja jest geograficznie zlokalizowanym i chwilowym zjawiskiem   Ridley   2021-03-29
Czy gąbki są najbliższymi krewnymi pozostałych zwierząt?   Coyne   2021-03-26
Kilka lekcji z rosyjskiej rewolucji. Jak kuszący radykalny nihilizm prowadzi do ekstremizmu   Geifman   2021-03-22
Wracamy do raju?   Łukaszewski   2021-03-18
Ślimakowi morskiemu odrasta tułów z odciętej głowy, czyli “autotomia z kleptoplastią”   Coyne   2021-03-15
Ewolucyjne korzyści udawania ofiary   Clark   2021-03-11
Ludzie i wymieranie megafauny   Novella   2021-03-10
Banany edytowane przez CRISPR   Novella   2021-03-02
Nikczemne grzyby naśladują kwiaty trawy, by ułatwić własne rozmnażanie się   Coyne   2021-02-26
Co zabiło megafaunę Ameryki Północnej?   Novella   2021-02-25
Stresy i nowe szczepy wirusa   Ridley   2021-02-12
EWOLUCJA wirusa Covid-19   Coyne   2021-02-10
Czy „toksyczna kobiecość” jest główną przyczyną bojów o społeczną sprawiedliwość?   Coyne   2021-02-08
Najmniejszy gad (i owodniowiec) świata: BARDZO mały kameleon   Coyne   2021-02-05
Dlaczego kocimiętka i matatabi doprowadzają koty do szaleństwa? Grupa badaczy mówi, że te rośliny mogą chronić je przed komarami   Coyne   2021-02-02
Bądźcie sceptyczni wobec wideo pokazujących “skutki uboczne” szczepionki   Novella   2021-01-28
Szaleństwo odnawialnej energii   Ridley   2021-01-23
Głębia ludzkiej historii   Novella   2021-01-19
Dlaczego szczepionki mRNA mogą zrewolucjonizować medycynę?   Ridley   2021-01-02
Szczepionka mRNA na koronawirusa: świadectwo ludzkiej pomysłowości i mocy nauki   Coyne   2021-01-01
Dziwaczny rodzaj rasistowskiego patriarchatu   Arora   2020-12-31
Centrala muszek owocowych: Bloomington Drosophila Stock Center   Coyne   2020-12-29
Pierwszy raport o używaniu narzędzi przez pszczoły: rodzimy gatunek używa grudek łajna, by odeprzeć drapieżne szerszenie   Coyne   2020-12-23
Nie – żadne chi nie istnieje   Novella   2020-12-21
Moc nauki dostarczyła najlepszej możliwej wiadomości w tym koszmarnym roku   Ridley   2020-12-18
Szczątkowa cecha ptaków, która mogła być funkcjonalna u przodków: zdalne wyczuwanie drgań dziobem (nadal czynne u kiwi)   Coyne   2020-12-16
Paradoks wielce niedoskonałego dobra   Koraszewski   2020-12-11
Nasiona roślin ewoluują, by upodobnić się odchodów antylopy, a oszukane żuki gnojowe odtaczają i zagrzebują nasiona   Coyne   2020-12-10
AI – asystent lekarza   Novella   2020-12-09
Czy problem zwijania białka został rozwiązany?   Coyne   2020-12-05
„Gryzoń skunksowy”, który żuje trujące rośliny i wypluwa truciznę na swoje futro   Coyne   2020-12-02
Intensywne zbieranie leczniczej rośliny przez ludzi prowadzi do ewolucji nowych kolorów liści i kwiatów   Coyne   2020-11-28
Jak ewoluuuje altruizm?   Coyne   2020-11-25
Filozof zainfekowany efektem potwierdzenia wyjaśnia, dlaczego ewolucja dowodzi Boga   Coyne   2020-11-23
Według nowych badań są cztery gatunki pingwinów białobrewych, a nie tylko jeden   Coyne   2020-11-19
Gra w łajdactwo, by zrozumieć łajdaków   Novella   2020-11-18
Ewolucja psów   Novella   2020-11-09
Genomowa i ewolucyjna analiza wymarłego kota szablozębnego   Coyne   2020-10-31
Zakład Simon-Ehrlich po 40 latach   Gale L. Pooley   2020-10-23
Używające narzędzi mrówki budują struktury, by spijać roztwór cukru w pojemnikach, nie topiąc się   Coyne   2020-10-22
Czego pandemia nauczyła nas o nauce?   Ridley   2020-10-19
Przeddarwinowscy “darwiniści”   Berry   2020-10-16
Covid 19 może przejmować kontrolę nad receptorami bólu, uśmierzając ból i podnosząc szerzenie się choroby: możliwy rezultat doboru naturalnego   Coyne   2020-10-15
Znowu wrzawa, że “teoria ewolucji wywrócona”, ale jak zwykle, robią z igły widły   Coyne   2020-10-13
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 4. Rzekome znaczenie dryfu genetycznego w ewolucji   Coyne   2020-10-09
Chromosomy Y ludzi, neandertalczyków i denisowian   Novella   2020-10-08
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 3. Rzekome znaczenie epigenetyki w ewolucji   Coyne   2020-10-07
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 2. Rzekome nieistnienie gatunków   Coyne   2020-10-05
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 1. Genetyczna plastyczność    Coyne   2020-10-03
“New Scientist”: Darwin jednak miał rację    Coyne   2020-10-01
Uprawy GMO i wzrost plonów   Novella   2020-09-28
Książka o psychologii ewolucyjnej, która pokazuje wartość tej dziedziny – ale nie wartość memów   Coyne   2020-09-22
Przyjemności seksu i jagód   Ridley   2020-09-18
Czy można falsyfikować naukowe teorie? Naukowiec odpowiada, że “nie”   Coyne   2020-09-12
Naukowe pismo “Nature” przystaje do Przebudzonych twierdząc, że zarówno płeć, jak gender są niebinarne   Coyne   2020-09-09
Wybór ostatecznej wolności   Witkowski   2020-09-07
Polio zlikwidowane w Afryce   Novella   2020-09-05
Czy wyrazy ludzkiej twarzy są uniwersalne w okazywaniu emocji?   Coyne   2020-09-02
Barwny erudyta J.B.S. Haldane   Coyne   2020-08-28
Modelowanie zbijania się pingwinów cesarskich w gromadę: każdy dostaje równie dużo ciepła   Coyne   2020-08-25
Jak algorytmy wpływają na twoje życie   Novella   2020-08-24
Z okazji dziewięćdziesiątych urodzin Thomasa Sowella   Jacoby   2020-08-22
Prawdziwie długa szyja: 6-metrowy wodny gad z triasu z szyją długości 2,7 metra   Coyne   2020-08-19
Wątrobiane duszki   Novella   2020-08-17
Rozrzedzanie krwi bez groźby krwawienia   Novella   2020-08-14
Nowy raport: Bakteria po stu milionach lat nadal żywa!   Coyne   2020-08-08
Modlitwa to nie jest lekarstwo   Nowella   2020-08-07

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa



 Palestyńskie weto



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


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