10 удивительных фактов об эволюции, которые вы могли не знать

Денис Парфенов    | 2021.08.09

Эволюция. Это гораздо больше, чем принято считать.

Эволюция лежит в основе того, как и почему мы расшифровываем сложные геномы в Earlham Institute. В этой истории есть гораздо больше, чем постепенные изменения на протяжении миллионов лет.

Так трудно представить себе временные рамки, которые мы обычно связываем с эволюцией; от шести или семи миллионов лет назад, когда у нас был общий предок с шимпанзе и горилл, до наших дней. Шесть или семь миллионов лет, чтобы наш геном хоть немного разошелся, так что у нас все еще довольно много общих ДНК с нашими волосатыми кузенами (но определенно не 99%, если вы не учитываете только одноточечные мутации).

Если такие временные рамки трудно понять, значит, мы говорим об огромном количестве ДНК. Если отбросить около 1 миллиарда букв ДНК человека и шимпанзе, где есть большие различия (биты были удалены, или дублированы, или перевернуты вверх ногами), у нас останется примерно 99% похожей ДНК. 99% звучат очень похоже, но среди 1% различий есть 40 миллионов изменений в последовательности ДНК. Последовательность ДНК из примерно 3 миллиардов химических «букв».

Были ли все эти изменения результатом приспособленности и адаптации, или это был просто случайный генетический дрейф? Являются ли люди более «развитыми», чем шимпанзе ( нет, мы еще вернемся к этому), или мы просто сосуды для наших эгоистичных генов, которые повели нас по альтернативным путям?

В EI мы изучаем эволюцию и ее влияние на системы, над которыми мы работаем. Мы стремимся понять зерновые культуры и то, как они были одомашнены, и как новые болезни развиваются на наших глазах, угрожая нашим полям и лесам. Мы хотим изучить захватывающие приспособления, которые мы видим у цихлид и коал, а также угрозы, которые представляют для таких видов, как розовые голуби и черноногие хорьки, последствия сокращения популяции и инбридинга.

Поскольку мы так вовлечены в эту область, мы подумали, что принесем вам десять интересных наблюдений о том, что такое эволюция на самом деле, насколько мы знаем и понимаем в настоящее время.

Как писал Феодосий Добжанский:

Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции .

1. Вещи не развиваются по определенным причинам

Это наиболее распространенный способ описания результатов исследования эволюции. Кажется, что каждый магазин виноват в этом, уважаемый или нет. «Жираф развил длинную шею, так что…», «носорог развил рог, чтобы….», «Слон развил хобот, потому что…»

Похоже, это говорит о том, что жирафы, носороги и слоны имели какое-то право голоса в их эволюции, помимо выбора партнера. Более вероятно, что длинные шеи просто оказались полезными в условиях, в которых они оказались. То же самое с рогами, туловищами, ступнями, шипами, глазами, носами, ушами и почками.

Нет грандиозного плана или замысла природы. Каждый из нас немного отличается, и через миллионы лет эти различия могут увеличиваться или уменьшаться. Вы бы не сказали, что Большой взрыв произошел для того, чтобы на Земле зародилась жизнь, не так ли?

Настоящий хаос.

Небольшое отступление, поскольку эволюция не может объяснить появление жизни, а только то, что происходит с ней, когда она возникла. Однако, на всякий случай, давайте вернемся к временам до эволюции:

Большой взрыв высвобождает массу энергии, которая превращается в субатомные частицы, образующие атомы, которые соединяются, чтобы образовать молекулы, из которых в конечном итоге образуются солнца и планеты, а на этих планетах некоторые молекулы остывают, образуя моря.

Затем, если есть подходящие условия, такие как сернистые щелочные выходы в глубоком океане (возможно), некоторые молекулы объединяются по-разному, и эти комбинации могут воспроизводиться, потому что круговые конвекционные потоки, которые позволяют молекулам воспроизводиться внутри крошечных пористых пород. которые чем-то напоминают клетки без мембраны.

Некоторые из этих крошечных самовоспроизводящихся молекул исчезают навсегда. Другие каким-то образом попадают в крошечные пузырьки из жирных кислот, вроде мыльных пузырей, и ускользают. Из этих пузырей (которые в наши дни мы называем клетками) один или два продолжают делиться, а затем изменяются, а затем снова меняются, вероятно, меняя местами биты друг с другом, принимая немного новые комбинации и дрейфуя в разные части изначального. суп, даже на землю, пораженную метеоритами, лавой и пемзой.

Затем одни начинают потреблять другие по чистой случайности, и иногда, когда это происходит, потребляемые становятся единым целым с потребителем, образуя клетки внутри клеток, которые мы теперь знаем как органеллы. Затем некоторые из этих клеток с органеллами начинают соединяться вместе, иногда в разных комбинациях.

История продолжается. Это история случая и, скорее всего, энтропии. Хаос. Живые, дышащие, движущиеся клетки довольно хорошо рассеивают энергию в довольно маловероятных комбинациях, что поддерживает вселенную в блаженном состоянии полного отсутствия порядка или предсказуемости.

Бен Уорд указывает, после моего небольшого отступления, «строго говоря, теория эволюции, как она понимается и используется сегодня в эволюционной биологии, занимается только объяснением уже существующего разнообразия жизни. Эволюция не объясняет происхождения жизни. Это абиогенез ».

2. Дело не только в естественном отборе.

У эволюции, подчеркнем еще раз, нет цели. В генах есть множество мутаций, которые являются нейтральными и не имеют абсолютно никакого положительного или отрицательного влияния на выживаемость и просто передаются дальше. С течением времени частота этих нейтральных мутаций может увеличиваться или уменьшаться и даже фиксироваться, так что все особи вида содержат эту версию гена. Эти «фиксированные» мутации затем считаются фиксированной разницей между двумя видами. Многое из того, что мы видим в природе, появилось в результате этого эволюционного процесса, который мы называем случайным генетическим дрейфом.

Генетический дрейф - это случайность, которую мы видим из поколения в поколение. Его эффекты усиливаются в небольших популяциях, которые, как правило, теряют генетическую изменчивость по мере потери разных версий генов. Это часто случается, когда популяции оказываются в затруднительном положении, когда их численность резко сокращается. Когда это происходит, некоторые версии гена могут быть случайно утеряны, а оставшиеся становятся преобладающей версией.

Возьмем, к примеру, людей. Африканские популяции обладают самым высоким генетическим разнообразием среди всех человеческих популяций на Земле, вероятно, потому, что небольшие группы мигрантов покинули Африку со значительно сокращенным генетическим фондом. Влияние генетического дрейфа на эти популяции все еще наблюдается во всем мире. Проще говоря, между африканцами больше генетических различий, чем между африканцами и европейцами.

Марк Макмаллан говорит мне: «Генетический дрейф - это сила, действующая прямо во всем геноме. Это случайные изменения частоты мутаций от поколения к поколению. Эти случайные изменения на самом деле вызваны случайностью двух людей, которые встречаются и заводят детей. Они выбирают только на основе нескольких характеристик, а остальные случайны. Эта случайность одинаково влияет на все области генома, и естественный отбор действует перед лицом этой случайности, он должен ее преодолеть.

«По мере того, как население становится меньше, случайность становится больше. Это означает, что выбор должен быть огромным, чтобы преодолеть случайную фиксацию вариантов. Генетический дрейф - это сила, против которой должен бороться отбор, чтобы быть полезным. Это одна из причин, почему небольшие популяции вызывают озабоченность по поводу сохранения, потому что, даже если у одного человека есть супермутация, чтобы спасти вид, он должен преодолеть огромный случайный эффект случайного генетического дрейфа ».

Естественный отбор, адаптация, выживание наиболее приспособленных: все это ясно демонстрируется в различных формах жизни, но это гораздо больше, и одновременно происходит множество эффектов, которые в основном зависят от случая.

Денис Парфенов Автор статей

Постоянный автор и редактор новостных статей, посвященных гемблингу и спорту, фанат казино и карточных игр, независимый обозреватель спортивых мероприятий.