Проповеди об эволюции: о мутациях полезных, дохлых мухах и сложности бессмысленной
Четвёртая лекция курса "Введение в эволюционную биологию". На всякий случай говорю сразу - упомянутые мухи сдохли не от лекции...разумеется :-)))
Ну так и отчего же эукариоты такие странные в плане мутагенеза и размера генома? Ну, я догадывалась насчёт мусорной ДНК, клеточных делений и полового размножения. Что-то в голове мелькнуло насчёт - элементарно - механизмов поддержания помехоустойчивости. А вот об отсекающем отборе и - самое интересное - большей по сравнению с прокариотами устойчивостью к внешним неблагоприятным факторам (у животных, понятно дело, на высшем уровне - а-ля поведение в целом и забота о потомстве в частности) - как-то не задумывалась. Учтём-с.
Про отсекающий отбор я уже писала в обзорах предыдущих лекций, но по пути домой сегодня я придумала отличную аналогию из повседневной жизни, помогающую понять принцип. Если на автобусной остановке у станции метро "Пражская" ты встал в первом ряду, то неважно, надеты ли на тебе тяжёлые сапоги, в которых трудно идти, есть ли у тебя здоровенный чемодан с торчащим зонтиком ("вредные мутации") - ты всё равно успешно попадёшь в автобус ("выживешь"). Но если у тебя ещё вдобавок к сапогам и чемодану пятнадцать мешков с кирпичами, и сам ты шириной со шкаф - вот тут до свидания, в автобус влезть не судьба (слишком много всего нехорошего, отбор не даст). Как-то так.
Итак, большое лирическое отступление о старении. Насчёт бессмертия - та знаменитая медузка тоже гибнет, конечно же - хищники не дремлют. То есть - чисто по техническим внешним причинам. А так...минутка отсебятины - если б не было тех же хищников, паразитов, болячек, плохой погоды и иже - так почему бы и нет? :-)))
Тут, в общем, всё ясно - выживаемость у одних товарищей снижается с возрастом (прямо-таки натуральное старение), у других - не снижается, у третьих - вообще повышается с возрастом - грубо говоря, чем больше прожил, тем больше проживёшь ещё. Конечно, привлекательно явление отрицательного старения, но тут нужно идти на жертвы - надо быть мееееедленнннным и вяяяяяялым по жизни...как те же долгоживущие моллюски, которые даже никуда не ходят! Или слоновые черепахи, которые ходят, но нетторроплиииво:-)))
Кстати, ещё одно. Элемент случайности и в смертности никто не отменял! Даже если вырастить двух клонов в одинаковых условиях, умрут они не в один и тот же день...
В настоящее время более популярна вторая группа идей (честно говоря, лично я к ней тоже склоняюсь больше). Но и у первой группы идей есть свои аргументы "за", которые местами - как будет показано далее - даже подтверждаются. Есть ещё интересные мысли на тему первой группы, не показанные на слайде, но прозвучавшие. Например, предлагается некоторыми авторами такая фишка, что отбор "замечает" какие-то особливо интересные вещи именно в старости. В качестве примера приводится ситуация с зайцами. Пока заяц молодой и сильный, ему надо просто бежать от лисы, и дело в шляпе. А старому нужно быть в первую очередь умным. Вывод следует довольно нетривиальный - мол, отбор будет поддерживать развитие интеллекта только у тех, кто умеет стареть. Лично мне теория такая кажется не очень правдоподобной, но звучит интересно.
Ещё о старении как вещи, на которую отбор обращает внимание (то бишь адаптации). Высоченная плодовитость и большая продолжительность жизни обычно друг другу противопоставляются (такая штука с генетической точки зрения носит красивое название "антагоническая плейотропия").
Вот и дохлые мухи. Подтверждение гипотезы товарища Уильямса. Когда житуха такая, что каждый день может стать последним, логично быстренько размножиться. А там можно дохнуть на здоровье. Как однажды рассказали нам на занятии по биотехнологии в Тимирязевке, растения, которые начали цвести в стерильных контейнерах, "поняли, что их обманули, и размножаются не от хорошей жизни". Вот и с мухами примерно то же. Кстати, самки дохнут быстрее - их размножение выматывает больше. Думаю, такая вещь свойственна далеко не только дрозофилам :-)))
А вот вам и опровержение (казалось бы). Почему с гуппяшками такая вещь, как сокращение продолжительности жизни при более раннем размножении, не работает? Да всё просто - хищники производят отнюдь не случайный отбор. В том эксперименте мух удаляли произвольно. А тут - хищники едят определённых гуппи - слабых, больных, тупых и иже с ними. С нематодками - то же. Дохнут те, кто к жаре больше чувствительны, а не любые червяки.
Полезные мутации иными людьми считаются вещами столь экзотическими и редкостными, что можно ими (в смысле мутациями, простите за кривой язык) пренебречь. Ну и неправда! Если уж у бесполых дрожжей это работает, то представьте себе полезные мутации у эукариот, освоивших амфимиксис (половое размножение), когда полезные мутации быстро накапливаются!
Стоит, конечно, оговориться, что знатная часть полезных мутаций теряется. Дрейф - не забывайте. Ведь любая полезная мутация появляется сначала только у одной особи. Следовательно, пока у этой мутации мало шансов закрепиться. Вот когда численность особей примерно станет равна 1/прибавка к приспособленности (в %) - вот тогда в игру вступит отбор.
Однако, тенденция - организмы становятся всё страньше и страньше, пардон, всё сложнее и сложнее. Но эволюция не то чтобы особо стремится к этому. Цитирую Александра Владимировича - "Отбору неважно, простой вы или сложный, главное - приспособленность". Просто усложниться организация может и таким путём - случайной дупликацией генов. Необязательно, что такое дело увеличит приспособленность (или может увеличить её только в далёком будущем; но отбор вперёд не смотрит). Более того - она может как повысить помехоустойчивость, так и понизить её - из-за возможной зависимости между двумя белками (которые кодируют разошедшиеся гены) - грубо говоря, один может только одну функцию выполнять, другой - только другую, а вот предковый белок умел в одиночку делать и то, и то. На дрожжах родимых (причём именно пекарских) такой эффект был успешно продемонстрирован (обзорчик тут).
Хотите больше? Бегом в "Архэ" в среду вечером!
Ну так и отчего же эукариоты такие странные в плане мутагенеза и размера генома? Ну, я догадывалась насчёт мусорной ДНК, клеточных делений и полового размножения. Что-то в голове мелькнуло насчёт - элементарно - механизмов поддержания помехоустойчивости. А вот об отсекающем отборе и - самое интересное - большей по сравнению с прокариотами устойчивостью к внешним неблагоприятным факторам (у животных, понятно дело, на высшем уровне - а-ля поведение в целом и забота о потомстве в частности) - как-то не задумывалась. Учтём-с.
Про отсекающий отбор я уже писала в обзорах предыдущих лекций, но по пути домой сегодня я придумала отличную аналогию из повседневной жизни, помогающую понять принцип. Если на автобусной остановке у станции метро "Пражская" ты встал в первом ряду, то неважно, надеты ли на тебе тяжёлые сапоги, в которых трудно идти, есть ли у тебя здоровенный чемодан с торчащим зонтиком ("вредные мутации") - ты всё равно успешно попадёшь в автобус ("выживешь"). Но если у тебя ещё вдобавок к сапогам и чемодану пятнадцать мешков с кирпичами, и сам ты шириной со шкаф - вот тут до свидания, в автобус влезть не судьба (слишком много всего нехорошего, отбор не даст). Как-то так.
Итак, большое лирическое отступление о старении. Насчёт бессмертия - та знаменитая медузка тоже гибнет, конечно же - хищники не дремлют. То есть - чисто по техническим внешним причинам. А так...минутка отсебятины - если б не было тех же хищников, паразитов, болячек, плохой погоды и иже - так почему бы и нет? :-)))
Тут, в общем, всё ясно - выживаемость у одних товарищей снижается с возрастом (прямо-таки натуральное старение), у других - не снижается, у третьих - вообще повышается с возрастом - грубо говоря, чем больше прожил, тем больше проживёшь ещё. Конечно, привлекательно явление отрицательного старения, но тут нужно идти на жертвы - надо быть мееееедленнннным и вяяяяяялым по жизни...как те же долгоживущие моллюски, которые даже никуда не ходят! Или слоновые черепахи, которые ходят, но нетторроплиииво:-)))
Кстати, ещё одно. Элемент случайности и в смертности никто не отменял! Даже если вырастить двух клонов в одинаковых условиях, умрут они не в один и тот же день...
В настоящее время более популярна вторая группа идей (честно говоря, лично я к ней тоже склоняюсь больше). Но и у первой группы идей есть свои аргументы "за", которые местами - как будет показано далее - даже подтверждаются. Есть ещё интересные мысли на тему первой группы, не показанные на слайде, но прозвучавшие. Например, предлагается некоторыми авторами такая фишка, что отбор "замечает" какие-то особливо интересные вещи именно в старости. В качестве примера приводится ситуация с зайцами. Пока заяц молодой и сильный, ему надо просто бежать от лисы, и дело в шляпе. А старому нужно быть в первую очередь умным. Вывод следует довольно нетривиальный - мол, отбор будет поддерживать развитие интеллекта только у тех, кто умеет стареть. Лично мне теория такая кажется не очень правдоподобной, но звучит интересно.
Ещё о старении как вещи, на которую отбор обращает внимание (то бишь адаптации). Высоченная плодовитость и большая продолжительность жизни обычно друг другу противопоставляются (такая штука с генетической точки зрения носит красивое название "антагоническая плейотропия").
Вот и дохлые мухи. Подтверждение гипотезы товарища Уильямса. Когда житуха такая, что каждый день может стать последним, логично быстренько размножиться. А там можно дохнуть на здоровье. Как однажды рассказали нам на занятии по биотехнологии в Тимирязевке, растения, которые начали цвести в стерильных контейнерах, "поняли, что их обманули, и размножаются не от хорошей жизни". Вот и с мухами примерно то же. Кстати, самки дохнут быстрее - их размножение выматывает больше. Думаю, такая вещь свойственна далеко не только дрозофилам :-)))
А вот вам и опровержение (казалось бы). Почему с гуппяшками такая вещь, как сокращение продолжительности жизни при более раннем размножении, не работает? Да всё просто - хищники производят отнюдь не случайный отбор. В том эксперименте мух удаляли произвольно. А тут - хищники едят определённых гуппи - слабых, больных, тупых и иже с ними. С нематодками - то же. Дохнут те, кто к жаре больше чувствительны, а не любые червяки.
Полезные мутации иными людьми считаются вещами столь экзотическими и редкостными, что можно ими (в смысле мутациями, простите за кривой язык) пренебречь. Ну и неправда! Если уж у бесполых дрожжей это работает, то представьте себе полезные мутации у эукариот, освоивших амфимиксис (половое размножение), когда полезные мутации быстро накапливаются!
Стоит, конечно, оговориться, что знатная часть полезных мутаций теряется. Дрейф - не забывайте. Ведь любая полезная мутация появляется сначала только у одной особи. Следовательно, пока у этой мутации мало шансов закрепиться. Вот когда численность особей примерно станет равна 1/прибавка к приспособленности (в %) - вот тогда в игру вступит отбор.
Однако, тенденция - организмы становятся всё страньше и страньше, пардон, всё сложнее и сложнее. Но эволюция не то чтобы особо стремится к этому. Цитирую Александра Владимировича - "Отбору неважно, простой вы или сложный, главное - приспособленность". Просто усложниться организация может и таким путём - случайной дупликацией генов. Необязательно, что такое дело увеличит приспособленность (или может увеличить её только в далёком будущем; но отбор вперёд не смотрит). Более того - она может как повысить помехоустойчивость, так и понизить её - из-за возможной зависимости между двумя белками (которые кодируют разошедшиеся гены) - грубо говоря, один может только одну функцию выполнять, другой - только другую, а вот предковый белок умел в одиночку делать и то, и то. На дрожжах родимых (причём именно пекарских) такой эффект был успешно продемонстрирован (обзорчик тут).
Хотите больше? Бегом в "Архэ" в среду вечером!