Читаем Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции полностью

Для такого вопроса у нас есть веская причина. Многие филогенетические исследования, включая изучение суперсети ПУДов (опуская технические детали, суперсеть — консенсусное дерево, сформированное путем «усреднения» топологий ПУДов), явным образом показывают, что глубокорасположенные внутренние узлы филогенетических деревьев, как правило, плохо разрешены по сравнению с узлами, расположенными ближе к листьям (см. рис. 6-5а). Эта особенность повторяется на многих различных уровнях истории жизни: к примеру, слабое разрешение среди глубочайших ветвей замечено как в филогенетическом древе млекопитающих, которое охватывает промежуток времени примерно в 100 миллионов лет, так и в гипотетическом полном ДЖ, которое охватывает более 3,5 миллиарда лет (Rokas and Carroll, 2006). Во всех этих случаях эволюционные интервалы, включающие первичное разделение крупных групп организмов, оказываются особыми, отличными от «нормальных» эволюционных эпох (аналогия с прерывистым равновесием хотя и поверхностна, но все же соблазнительна — см. гл. 2). Для объяснения этой особенности были предложены две модели:

1. Сжатый кладогенез (см. рис. 6-5а; Rokas and Carroll, 2006).

2. Более радикальная модель «биологического Большого взрыва»[60] (ББВ; см. рис. 6-5б; Koonin, 2007a).

Согласно модели сжатого кладогенеза, эволюция — или, точнее, появление новых групп организмов (клад, то есть отдельных монофилетических ветвей филогенетического древа) в эпохи трансформаций — происходит быстро, образуя очень короткие внутренние ветви. Соответственно, порядок ветвления в этих частях деревьев крайне тяжело определить с высокой степенью надежности какими бы то ни было филогенетическими методами. Тем не менее в принципе, согласно модели сжатого кладогенеза, существует уникальный порядок ветвей, присущий всему ДЖ (вне зависимости от конкретной интерпретации идеи ДЖ). Модель ББВ утверждает, что переходные эпохи качественно отличаются от «нормальных» древовидных периодов эволюции: модель постулирует, что в результате бурного ГПГ, включая массовый приток генов, вызванный эндосимбиозом и другими процессами, на этих стадиях эволюции полностью отсутствует древовидный сигнал. Отчасти упрощая модель, можно сказать, что в переходные фазы память о предшествующей древовидной эволюции изглаживается и эволюционирующие геномы формируют единый генетический фонд, откуда и возникают новые клады. Какая бы длина ни присваивалась соответствующим внутренним ветвям в процессе построения древа, согласно модели Большого взрыва это не более чем артефакты; истинная длина всех этих ветвей в точности равна нулю (см. рис. 6-5б). Вопрос о том, существует ли различимый филогенетический сигнал в самых глубоких узлах деревьев, очевидно важен для обоснования главной древовидной тенденции в ЛЖ, которая предположительно может быть аппроксимирована из топологий ПУДов. К счастью, обе модели могут быть проверены более глубоким анализом тенденций в ЛЖ.

Рис. 6-5. Две модели переходных эпох в эволюции: а — сжатый кладогенез (СК); б — биологический Большой взрыв (ББВ)

Мы ввели новую меру, показатель несовместимости (ПН), которая определяет, насколько репрезентативна топология заданного древа по сравнению со всем ЛЖ (этот показатель — просто величина, обратная к доле случаев нахождения фрагментов данного дерева во всех деревьях ЛЖ (Puigbo et al., 2009). Используя ПН, мы объективно изучаем тенденции в ЛЖ, не полагаясь на топологию заранее выбранного «древа вида». Графики на рис. 6-6 показывают зависимость ПН от филогенетической глубины деревьев во всем ЛЖ и отдельно в ПУДах. Опять же, оставляя в стороне технические тонкости, — чтобы построить эти графики, необходимо разделять деревья на фракции в рамках определенного интервала глубин (особая процедура, детали которой не важны, была разработана для определения глубины по шкале от 0 до 1) и взять среднее значение ПН для этого конкретного интервала. Два графика и разница между ними весьма интересны. График для всего ЛЖ имеет сходство с графиками, описывающими фазовые переходы в различных физических процессах: на определенной глубине значение некоторой переменной (в нашем случае показателя несовместимости) изменяется очень резко (см. рис. 6-6). График для ПУДов сильно отличается: он демонстрирует значительно более низкие значения ПН (то есть топологии ПУДов в среднем более сходны друг с другом, чем топологии других деревьев в ЛЖ) и менее резкие изменения критической глубины, которые вряд ли можно квалифицировать как фазовый переход (см. рис. 6-6).

Перейти на страницу:

Все книги серии Занимательная наука (Центрполиграф)

Откуда приходят герои любимых книг. Литературное зазеркалье. Живые судьбы в книжном отражении
Откуда приходят герои любимых книг. Литературное зазеркалье. Живые судьбы в книжном отражении

А вы когда-нибудь задумывались над тем, где родилась Золушка? Знаете ли вы, что Белоснежка пала жертвой придворных интриг? Что были времена, когда реальный Бэтмен патрулировал улицы Нью-Йорка, настоящий Робинзон Крузо дни напролет ждал корабля на необитаемом острове, который, кстати, впоследствии назвали его именем, а прототип Алеши из «Черной курицы» Погорельского вырос и послужил прототипом Алексея Вронского в «Анне Карениной»? Согласитесь, интересно изучать произведения известных авторов под столь непривычным углом. Из этой книги вы узнаете, что печальная история Муму писана с натуры, что Туве Янссон чуть было не вышла замуж за прототипа своего Снусмумрика, а Джоан Роулинг развелась с прототипом Златопуста Локонса. Многие литературные герои — отражение настоящих людей. Читайте, и вы узнаете, что жил некогда реальный злодей Синяя Борода, что Штирлиц не плод фантазии Юлиана Семенова, а маленькая Алиса родилась вовсе не в Стране чудес… Будем рады, если чтение этой книги принесет вам столько же открытий, сколько принесло нам во время работы над текстом.

Юлия Игоревна Андреева

Языкознание, иностранные языки
Знаем ли мы все о классиках мировой литературы?
Знаем ли мы все о классиках мировой литературы?

…«И гений, парадоксов друг» – гений и впрямь может быть другом парадоксов своей биографии… Как только писателя причисляют к сонму классиков – происходит небожественное чудо: живого человека заменяет икона в виде портрета в кабинете литературы, а всё, что не укладывается в канон, как будто стирается ластиком из его биографии. А не укладывается не так уж мало. Пушкин – «Солнце русской поэзии» – в жизни был сердцеедом, разрушившим множество женских судеб, а в личной переписке – иногда и пошляком. Можно умиляться светлым отрывкам из недавно введённого в школьную программу «Лета Господня» Ивана Шмелёва, но как забыть о том, что одновременно с этой книгой он писал пламенные оды в поддержку Гитлера? В школе обходят эти трудности, предлагая детям удобный миф, «хрестоматийный глянец» вместо живого человека. В этой книге есть и не слишком приглядные подробности из биографий русских классиков. Их вполне достаточно для того, чтобы стряхнуть с их тел гранитно-чугунную шинель официозной иконы. Когда писатели становятся гораздо более живыми, чем на страницах учебников, то и их позитивное воздействие на нас обретает большую ценность.

Мария Дмитриевна Аксенова

Литературоведение
Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции
Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции

В этой амбициозной книге Евгений Кунин освещает переплетение случайного и закономерного, лежащих в основе самой сути жизни. В попытке достичь более глубокого понимания взаимного влияния случайности и необходимости, двигающих вперед биологическую эволюцию, Кунин сводит воедино новые данные и концепции, намечая при этом дорогу, ведущую за пределы синтетической теории эволюции. Он интерпретирует эволюцию как стохастический процесс, основанный на заранее непредвиденных обстоятельствах, ограниченный необходимостью поддержки клеточной организации и направляемый процессом адаптации. Для поддержки своих выводов он объединяет между собой множество концептуальных идей: сравнительную геномику, проливающую свет на предковые формы; новое понимание шаблонов, способов и непредсказуемости процесса эволюции; достижения в изучении экспрессии генов, распространенности белков и других фенотипических молекулярных характеристик; применение методов статистической физики для изучения генов и геномов и новый взгляд на вероятность самопроизвольного появления жизни, порождаемый современной космологией.Логика случая демонстрирует, что то понимание эволюции, которое было выработано наукой XX века, является устаревшим и неполным, и обрисовывает фундаментально новый подход — вызывающий, иногда противоречивый, но всегда основанный на твердых научных знаниях.

Евгений Викторович Кунин

Биология, биофизика, биохимия / Биология / Образование и наука

Похожие книги

Психология стресса
Психология стресса

Одна из самых авторитетных и знаменитых во всем мире книг по психологии и физиологии стресса. Ее автор — специалист с мировым именем, выдающийся биолог и психолог Роберт Сапольски убежден, что человеческая способность готовиться к будущему и беспокоиться о нем — это и благословение, и проклятие. Благословение — в превентивном и подготовительном поведении, а проклятие — в том, что наша склонность беспокоиться о будущем вызывает постоянный стресс.Оказывается, эволюционно люди предрасположены реагировать и избегать угрозы, как это делают зебры. Мы должны расслабляться большую часть дня и бегать как сумасшедшие только при приближении опасности.У зебры время от времени возникает острая стрессовая реакция (физические угрозы). У нас, напротив, хроническая стрессовая реакция (психологические угрозы) редко доходит до таких величин, как у зебры, зато никуда не исчезает.Зебры погибают быстро, попадая в лапы хищников. Люди умирают медленнее: от ишемической болезни сердца, рака и других болезней, возникающих из-за хронических стрессовых реакций. Но когда стресс предсказуем, а вы можете контролировать свою реакцию на него, на развитие болезней он влияет уже не так сильно.Эти и многие другие вопросы, касающиеся стресса и управления им, затронуты в замечательной книге профессора Сапольски, которая адресована специалистам психологического, педагогического, биологического и медицинского профилей, а также преподавателям и студентам соответствующих вузовских факультетов.

Борис Рувимович Мандель , Роберт Сапольски

Биология, биофизика, биохимия / Психология и психотерапия / Учебники и пособия ВУЗов