Evgeniy Kunin: Die Logik des Zufalls. Über Natur und Ursprung der biologischen Evolution

In diesem ehrgeizigen Buch beleuchtet Evgeny Kunin die Verflechtung von Zufälligkeit und Natürlichkeit, die dem Wesen des Lebens zugrunde liegt. In dem Versuch, ein tieferes Verständnis für den gegenseitigen Einfluss von Zufall und Notwendigkeit zu erlangen, der die biologische Evolution vorantreibt, führt Koonin neue Daten und Konzepte zusammen und zeigt gleichzeitig einen Weg auf, der über die synthetische Evolutionstheorie hinausführt. Er interpretiert die Evolution als einen stochastischen Prozess, der auf Kontingenz basiert, durch die Notwendigkeit, die zelluläre Organisation aufrechtzuerhalten, begrenzt ist und von einem Anpassungsprozess geleitet wird. Zur Untermauerung seiner Schlussfolgerungen vereint er eine Vielzahl konzeptioneller Ideen: vergleichende Genomik, die Licht auf die Formen der Vorfahren wirft; neues Verständnis der Muster, Modi und Unvorhersehbarkeit des Evolutionsprozesses; Fortschritte bei der Untersuchung der Genexpression, der Proteinhäufigkeit und anderer phänotypischer molekularer Merkmale; die Anwendung statistischer physikalischer Methoden auf die Untersuchung von Genen und Genomen und ein neuer Blick auf die Wahrscheinlichkeit der spontanen Entstehung von Leben, die durch die moderne Kosmologie erzeugt wird.

Die Logik des Falles zeigt, dass das von der Wissenschaft des 20. Jahrhunderts entwickelte Verständnis der Evolution veraltet und unvollständig ist und einen grundlegend neuen Ansatz skizziert – herausfordernd, manchmal kontrovers, aber immer auf soliden wissenschaftlichen Erkenntnissen basierend.

„Die Logik des Zufalls. Die Natur und der Ursprung der biologischen Evolution“

Vorwort des Autors zur russischen Übersetzung

Die Nachricht, dass eine Gruppe von Enthusiasten, die sich über LiveJournal selbst organisiert hatte, mit der Arbeit an der Übersetzung dieses Buches begann, war für den Autor eine völlige Überraschung und natürlich erfreulich. Im 21. Jahrhundert ist die Frage nach der Notwendigkeit, wissenschaftliche Literatur aus dem Englischen in andere Sprachen zu übersetzen, gelinde gesagt zweideutig. Mittlerweile werden wissenschaftliche Texte auf Englisch veröffentlicht und die Fähigkeit, sie in dieser Sprache zu lesen, ist eine elementare Voraussetzung für die berufliche Qualifikation. Populärwissenschaftliche Literatur ist natürlich eine ganz andere Sache. Dieses Buch ist nicht populär, aber auch keine typische Fachmonographie. Idealerweise richtet sich dieser Text an ein breites Spektrum von Wissenschaftlern unterschiedlicher Fachrichtungen, darunter auch Doktoranden und Bachelor-Studenten. Es wäre natürlich wunderbar, wenn die gesamte Leserschaft das Original frei lesen könnte, aber im Moment ist dies kaum realistisch. Das wichtigste Argument für die Übersetzung war für den Autor die Tatsache, dass innerhalb weniger Tage ein großes Team von Übersetzern zusammengestellt wurde. In dieser Situation sah es der Autor als seine ehrenvolle Pflicht an, den gesamten Text der Übersetzung zu lesen und zu redigieren, natürlich in erster Linie auf die sachliche Richtigkeit zu achten.

Das Original dieses Buches erschien im Herbst 2011, zwei Jahre vor der russischen Ausgabe. Die biologische Forschung schreitet in unserer Zeit in einem beispiellosen Tempo voran, und im Laufe der Jahre wurden natürlich viele wichtige neue Ergebnisse gesammelt und viele wichtige Arbeiten veröffentlicht, die Licht auf die in dem Buch diskutierten grundlegenden Probleme der Evolutionsbiologie werfen. Natürlich hat sich der Autor auch neue Ideen einfallen lassen, die nur teilweise veröffentlicht wurden. Darüber hinaus stellten viele Leser, darunter auch Übersetzer, und der Autor selbst bei der Bearbeitung der Übersetzung Ungenauigkeiten und Unklarheiten in der Präsentation fest (glücklicherweise kann nach Kenntnis des Autors keiner davon als schwerwiegender Fehler angesehen werden). All dies konnte in der russischen Übersetzung nicht berücksichtigt werden, aber der Autor hat versucht, die wichtigsten Klarstellungen und einige der interessantesten wissenschaftlichen Neuigkeiten in den Anmerkungen zur russischen Ausgabe wiederzugeben. Am Ende gab es viel mehr solcher neuen Notizen als zu Beginn der Bearbeitung der Übersetzung erwartet (und es hätten noch mehr sein können – der Autor äußerte sich nur dann, wenn er absolut nicht schweigen konnte). Darüber freut sich der Autor sehr, verdeutlicht es doch deutlich die Geschwindigkeit des Fortschritts in der modernen Evolutionsbiologie. Mehrere Anmerkungen beziehen sich eher auf die Übersetzung und erläutern jene Stellen im Text, an denen das englische Wortspiel im Russischen nicht genau wiedergegeben werden konnte. Natürlich können diese Anmerkungen nicht den Anspruch erheben, das Buch zu einer „zweiten Auflage“ zu machen; es handelt sich dennoch um eine Übersetzung, aber der Autor hofft dennoch, dass diese kleinen Ergänzungen seinen Wert steigern.

Aus Sicht des Autors haben die Hauptgedanken des Buches bisher den Test der Zeit bestanden (wenn auch astronomisch gesehen kurz, aber angesichts der erstaunlichen Anhäufungsrate neuer Daten nicht zu vernachlässigen); Auf jeden Fall besteht noch keine Notwendigkeit für eine radikale Überarbeitung. Darüber hinaus scheint es dem Autor, dass im Laufe der Zeit der Bedarf an einer konzeptionellen Synthese von Informationen über die Vielfalt von Organismen und ihren Genomen sowie über evolutionäre Prozesse nur gestiegen ist. Eine neue evolutionäre Synthese auf der Grundlage von Daten aus der Genomik und Systembiologie scheint wichtiger und relevanter als je zuvor. Ohne eine solche Verallgemeinerung wird es einfach unmöglich, das Meer der Beobachtungen irgendwie zu verstehen.

Natürlich muss betont werden, dass dieses Buch keineswegs den Anspruch erheben kann, eine solche neue Synthese zu sein. Dies ist nur eine Skizze, ein Versuch, die Konturen des zukünftigen Gebäudes zu erraten. Selbst wenn man die grundsätzliche Offenheit der Wissenschaft außer Acht lässt und berücksichtigt, dass es in ihr durchaus Phasen der Vervollständigung und Zusammenfassung gibt, ist die Vollendung einer neuen Synthese der Evolutionsbiologie nach Ansicht des Autors das Werk von mindestens zwei wissenschaftlichen Generationen. Zu viel bleibt unklar und es muss noch zu viel getan werden, um die enormen Datenmengen, die die Genomik und Systembiologie produzieren, in kohärente und fundierte Theorien und Konzepte zu integrieren. Vielleicht bestand die Hauptaufgabe dieses Buches darin, diejenigen Bereiche der Evolutionsbiologie zu identifizieren, in denen traditionelle Ideen nicht funktionieren, mögliche Wege zu Lösungen zu skizzieren und nur in einigen Fällen die Lösungen selbst anzubieten, natürlich vorläufige. Inwieweit das alles gelungen ist, müssen die Leser selbst beurteilen.

Danksagungen an Lehrer, Mitarbeiter und zahlreiche Kollegen, mit denen ich die Gelegenheit hatte, die im Buch behandelten Probleme zu besprechen, finden sich am Ende des Buchs. Die angenehme Pflicht des Autors besteht hier darin, Georgy Yuryevich Lyubarsky für die Idee einer kollektiven Übersetzung und deren Organisation, allen Übersetzern und Herausgebern des Verlags für ihre Arbeit an der russischen Version und persönlich aufrichtig zu danken einem der Übersetzer, Valery Anisimov, für wertvolle Kommentare, die in den Anmerkungen des Autors zur Übersetzung weitgehend berücksichtigt wurden.

„Die Logik des Zufalls. Die Natur und der Ursprung der biologischen Evolution“

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Vorwort des Autors zur russischen Übersetzung

Darüber freut sich der Autor sehr, verdeutlicht es doch deutlich die Geschwindigkeit des Fortschritts in der modernen Evolutionsbiologie. Mehrere Anmerkungen beziehen sich eher auf die Übersetzung und erläutern jene Stellen im Text, an denen das englische Wortspiel im Russischen nicht genau wiedergegeben werden konnte. Natürlich können diese Anmerkungen nicht den Anspruch erheben, das Buch zu einer „zweiten Auflage“ zu machen; es handelt sich dennoch um eine Übersetzung, aber der Autor hofft dennoch, dass diese kleinen Ergänzungen seinen Wert steigern.

An meine Eltern

Einführung. Auf dem Weg zu einer neuen Synthese der Evolutionsbiologie 1
Die Übersetzung des Titels dieser Einleitung bereitete große Schwierigkeiten. Im englischen Original war es so Auf dem Weg zu einer postmodernen Synthese . Das ist natürlich ein Wortspiel: Einerseits postmodern bedeutet einfach „nachher“ Moderne Synthese „(was in der russischen Literatur üblicherweise als synthetische Evolutionstheorie, STE) bezeichnet wird, und andererseits „postmodernistisch“. Wie man das auf Russisch vermitteln kann, ist überhaupt nicht klar. Schlimmer noch: Dieses einfache Wortspiel wird in den folgenden Kapiteln immer wieder gespielt. Weder den Übersetzern noch dem Autor fiel eine andere Möglichkeit ein, mit dieser Schwierigkeit umzugehen, als diese Anmerkung zu schreiben (Anmerkung des Autors zur russischen Ausgabe im Folgenden kursiv).

Der Titel dieser Arbeit ist mit vier bemerkenswerten Büchern verbunden: Paul Austers Roman „The Music of Chance“ (Auster, 1991), Jacques Monods berühmter Abhandlung über Molekularbiologie, Evolution und Philosophie „Chance and Necessity“ (Monod, 1972), Francois Jacobs Buch „The Logic of Life“ (Jacob, 1993) und natürlich Charles Darwins „On the Origin of Species“ (Darwin, 1859). Jedes dieser Bücher berührt auf seine Weise das gleiche übergeordnete Thema: die Beziehung zwischen Willkür und Ordnung, Zufall und Notwendigkeit im Leben und in der Evolution.

Erst nachdem diese Arbeit abgeschlossen war und sich bereits in der Endphase der Bearbeitung befand, erfuhr ich von dem Buch von John Venn, einem bedeutenden Logiker und Philosophen aus Cambridge, der 1866 „The Logic of Chance: An Essay on the Foundations“ veröffentlichte Struktur der Wahrscheinlichkeitstheorie (Venn, 1866). In dieser Arbeit führt Venn die frequentistische Interpretation der Wahrscheinlichkeit ein, die bis heute die Grundlage der Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik bildet. John Venn ist natürlich vor allem für die allgegenwärtigen Diagramme bekannt, die er erfunden hat. Es ist mir peinlich, dass ich Venns Arbeit nicht kannte, als ich mit diesem Buch begann. Andererseits kann ich mir kaum einen würdigeren Vorgänger vorstellen.

Der Hauptanstoß zum Schreiben dieses Buches war meine Überzeugung, dass wir jetzt, 150 Jahre nach Darwin und 40 Jahre nach Monod, genügend Daten und Ideen gesammelt haben, um eine tiefere und vielleicht zufriedenstellendere Interpretation der grundlegend wichtigen Beziehung zwischen Zufall und Notwendigkeit zu entwickeln. Meine Hauptthese ist, dass der durch verschiedene Faktoren begrenzte Zufall die Grundlage der gesamten Lebensgeschichte ist.

Viele Ereignisse veranlassten den Autor, an diesem Buch zu arbeiten. Der unmittelbarste Anstoß für die Beschreibung der entstehenden neuen Sichtweise der Evolution war die Revolution in der Genomforschung, die im letzten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts begann und bis heute andauert. Die Möglichkeit, Nukleotidsequenzen in den Genomen Tausender Organismen einer Vielzahl von Arten zu vergleichen, hat die Landschaft der Evolutionsbiologie grundlegend verändert. Unsere Schlussfolgerungen über ausgestorbene Lebensformen unserer Vorfahren sind nicht mehr die vagen Vermutungen, die sie einst waren (zumindest für Organismen, für die keine Fossilien gefunden wurden). Der Vergleich von Genomen offenbart die Vielfalt der Gene, die in großen Gruppen von Lebewesen (in manchen Fällen sogar allen oder den meisten von ihnen) konserviert sind, und liefert uns so eine bisher unvorstellbare Fülle an zuverlässigen Informationen über Vorfahrenformen. Es ist beispielsweise keine Übertreibung zu sagen, dass wir ein ziemlich vollständiges Verständnis der grundlegenden genetischen Ausstattung des letzten gemeinsamen Vorfahren aller Bakterien haben, der wahrscheinlich vor etwa 3,5 Milliarden Jahren lebte. Ältere Vorfahren sind weniger deutlich zu erkennen, aber bestimmte Merkmale wurden auch für sie entschlüsselt. Die genomische Revolution ermöglichte nicht nur die sichere Rekonstruktion der Gensätze antiker Lebensformen. Noch wichtiger ist, dass es die zentrale Metapher der Evolutionsbiologie (und vielleicht der gesamten Biologie) – den Baum des Lebens (TOL) – buchstäblich auf den Kopf stellt, indem es zeigt, dass die Evolutionsverläufe einzelner Gene unvereinbar unterschiedlich sind. Die Frage, ob DJ wiederbelebt werden sollte und wenn ja, in welcher Form, bleibt Gegenstand intensiver Debatten und ist eines der wichtigen Themen dieses Buches.

Ich betrachte den Niedergang der ID als eine „Meta-Revolution“, eine große Veränderung in der gesamten konzeptionellen Struktur der Biologie. Auf die offensichtliche Gefahr hin, den Zorn vieler auf sich zu ziehen, weil man mit einem schädlichen kulturellen Trend in Verbindung gebracht wird, nenne ich diese große Veränderung dennoch den Übergang zu einer postmodernen biologischen Sicht des Lebens. 2
In vielerlei Hinsicht basieren diese Ideen auf den Veröffentlichungen des größten modernen Evolutionisten Ford Doolittle, die in den entsprechenden Kapiteln zitiert werden.

Im Wesentlichen offenbart dieser Übergang die Vielfalt der Muster und Prozesse der Evolution, die zentrale Rolle unvorhersehbarer Ereignisse in der Evolution lebender Formen [Evolution als Bastelei] und insbesondere den Zusammenbruch des Panadaptationismus als Paradigma der Evolutionsbiologie. Trotz unserer unerschütterlichen Bewunderung für Darwin müssen wir die viktorianische Weltanschauung (einschließlich der aktualisierten Versionen, die im 20. Jahrhundert florierten) in die ehrwürdigen Hallen der Museen verbannen, wo sie hingehört, und die Konsequenzen eines Paradigmenwechsels untersuchen.

Für diese Revolution in der Evolutionsbiologie gibt es einen weiteren Plan. Vergleichende Genomik und evolutionäre Systembiologie (z. B. die vergleichende Untersuchung der Genexpression, Proteinkonzentration und anderer molekularer Eigenschaften eines Phänotyps) haben mehrere allgemeine Muster aufgedeckt, die in allen zellulären Lebensformen von Bakterien bis zu Säugetieren auftreten. Die Existenz solcher universeller Muster legt nahe, dass relativ einfache molekulare Modelle, ähnlich denen, die in der statistischen Physik verwendet werden, wichtige Aspekte der biologischen Evolution erklären können; Es gibt bereits einige ähnliche Modelle mit erheblicher Vorhersagekraft. Der berüchtigte „Physik-Neid“, der viele Biologen zu plagen scheint (ich eingeschlossen), könnte durch jüngste und bevorstehende theoretische Fortschritte gelindert werden. Die sich gegenseitig verstärkende Beziehung zwischen allgemeinen Tendenzen und der Unvorhersehbarkeit bestimmter evolutionärer Ergebnisse ist von zentraler Bedeutung für die biologische Evolution und die aktuelle Revolution in der Evolutionsbiologie – und ein weiteres Schlüsselthema dieses Buches.

Ein weiterer Grund für die Entstehung des Entwurfs einer neuen synthetischen Evolutionstheorie, der in diesem Buch vorgeschlagen wird, ist spezifischer, in gewisser Weise persönlicher Natur. Ich erhielt eine höhere Ausbildung und schloss ein Aufbaustudium an der Moskauer Staatsuniversität (damals zu Sowjetzeiten) im Bereich der molekularen Virologie ab. Meine Doktorarbeit umfasste eine experimentelle Untersuchung der Reproduktion von Polioviren und verwandten Viren, deren winziges Genom durch ein RNA-Molekül repräsentiert wird. Ich wusste nie, wie ich mit meinen Händen richtig arbeiten sollte, und Ort und Zeit waren nicht die besten für Experimente, weil selbst die einfachsten Reagenzien schwer zu bekommen waren. Unmittelbar nach Abschluss meiner Doktorarbeit begannen mein Kollege Alexander Evgenievich Gorbalenya und ich eine andere Forschungsrichtung, die vielen damals völlig unwissenschaftlich erschien. Hierbei handelte es sich um „Sequenzbeobachtung“ – der Versuch, die Funktionen von Proteinen, die in den winzigen Genomen von Viren kodiert waren (dies waren damals die einzigen vollständigen Genome, die verfügbar waren), anhand der Sequenz ihrer Aminosäurebausteine vorherzusagen. Heutzutage kann jeder eine solche Analyse problemlos mit praktischen Softwaretools durchführen, die kostenlos aus dem Internet heruntergeladen werden können. Natürlich erfordert eine sinnvolle Interpretation des Ergebnisses weiterhin Überlegung und Geschick (hier hat sich seitdem nicht viel geändert). Im Jahr 1985 gab es jedoch praktisch keine Computer und Programme. Und doch ist es uns mit Hilfe unserer Programmierkollegen gelungen, mehrere recht nützliche Programme zu entwickeln (die wir dann auf Lochkarten getippt haben). Der Löwenanteil der Analyse erfolgte manuell (genauer gesagt per Auge). Trotz aller Schwierigkeiten und trotz einiger verpasster Chancen waren unsere Bemühungen in den nächsten fünf Jahren recht erfolgreich. Es ist uns gelungen, Funktionskarten dieser winzigen Genome aus weitgehend unerforschten Gebieten in äußerst reichhaltige Genomkarten biologischer Funktionen umzuwandeln. Die meisten Vorhersagen wurden anschließend experimentell bestätigt, einige davon sind jedoch noch in Bearbeitung: Laborexperimente dauern viel länger als Computeranalysen. Ich glaube, dass unser Erfolg auf der frühen Erkenntnis eines sehr einfachen, aber überraschend wirkungsvollen Grundprinzips der Evolutionsbiologie beruht: Wenn ein bestimmtes Motiv in einer Proteinsequenz über eine lange Evolution hinweg konserviert wird, dann ist es funktionell wichtig, und zwar umso konservierter , desto wichtiger ist die Funktion. Dieses Prinzip, das im Wesentlichen aus dem einfachen gesunden Menschenverstand abgeleitet ist, sich aber natürlich strikt an die molekulare Evolutionstheorie hält, hat unseren Zwecken hervorragende Dienste geleistet und mich, da bin ich mir sicher, für den Rest meines Lebens zum Evolutionsbiologen gemacht. Ich neige dazu, den berühmten Ausspruch des großen Evolutionsgenetikers Theodosius Dobzhansky zu paraphrasieren: „Nichts in der Biologie macht Sinn, außer im Lichte der Evolution“ (Dobzhansky, 1973) – noch direkter: Biologie ist Evolution.

In jenen frühen Tagen der evolutionären Genomik sprachen Sasha und ich oft über die Möglichkeit, dass unsere Lieblings-RNA-Viren direkte Nachkommen uralter Lebensformen waren. Schließlich handelt es sich hierbei um kleine und einfache genetische Systeme, die nur einen Nukleinsäuretyp verwenden und deren Replikation direkt an die Expression durch die Translation genomischer RNA gekoppelt ist. Natürlich handelte es sich hierbei um Abendgespräche, die überhaupt nichts mit unseren tagsüber durchgeführten Versuchen zu tun hatten, die funktionellen Domänen viraler Proteine zu kartieren. Heute, 25 Jahre später, da Hunderte verschiedener Genome von Viren und Wirten untersucht wurden, hat sich die Vorstellung, dass Viren (oder virusähnliche genetische Elemente) möglicherweise eine zentrale Rolle in den frühen Stadien der Evolution des Lebens gespielt haben, von einer vagen Spekulation zu einem Konzept entwickelt kompatibel mit einer großen Menge experimenteller Daten. Meiner Meinung nach ist dies der vielversprechendste Gedankengang und die vielversprechendste Analyse bei der Erforschung der frühen Stadien der Evolution des Lebens.

Dies sind die verschiedenen konzeptionellen Linien, die für mich unerwartet in dem wachsenden Bewusstsein zusammenliefen, dass sich unser Verständnis der Evolution und damit der eigentlichen Natur der Biologie für immer von den im 20. Jahrhundert vorherrschenden Ansichten entfernt hat, die heute eher naiv und naiv erscheinen eher dogmatisch. Ab einem bestimmten Punkt wurde der Wunsch, diese Linien zu einem scheinbar zusammenhängenden Bild zu verweben, unwiderstehlich, und daraus entstand dieses Buch.

Die Inspiration zum Schreiben dieses Buches kam zum Teil gar nicht aus der Biologie, sondern aus den erstaunlichen Errungenschaften der modernen Kosmologie. Diese Entdeckungen hoben nicht nur die Kosmologie auf das Niveau der echten Physik, sondern revolutionierten auch völlig unsere Vorstellungen von der Welt und insbesondere von der Natur des Zufalls und der Notwendigkeit. Wenn es um die Grenzen der Biologie geht, etwa um den Ursprung des Lebens, kann diese neue Sichtweise auf die Welt nicht ignoriert werden. Physiker und Kosmologen stellen die Frage, warum es etwas und nicht nichts auf der Welt gibt, zunehmend nicht nur als philosophisches, sondern auch als physikalisches Problem und erforschen mögliche Antworten in Form bestimmter physikalischer Modelle. Es ist schwer, sich auf mehr als einer Ebene nicht die gleiche Frage über die biologische Welt zu stellen: Warum gibt es Leben und nicht nur Lösungen von Ionen und kleinen Molekülen? Und wenn es Leben gibt, warum gibt es dann Palmen und Schmetterlinge, Katzen und Fledermäuse und nicht nur Bakterien? Ich bin zuversichtlich, dass diese Fragen direkt wissenschaftlich gestellt werden können, und es scheint mir, dass sich bereits plausible, wenn auch vorläufige Antworten abzeichnen.

Jüngste Fortschritte in der Hochenergiephysik und Kosmologie haben dieses Buch nicht nur im wissenschaftlichen Sinne inspiriert. Viele führende theoretische Physiker und Kosmologen haben sich als begabte Autoren populärer und Sachbücher erwiesen (was einen über den Zusammenhang zwischen abstraktem Denken auf höchstem Niveau und literarischem Talent wundern lässt), die die emotionale Spannung neuer Entdeckungen über die Struktur des Universums vermitteln Universum mit herrlicher Klarheit, Anmut und Leidenschaft. Die moderne Welle dieser Literatur, die mit der Revolution in der Kosmologie zusammenfiel, begann mit Stephen Hawkings Klassiker „Eine kurze Geschichte der Zeit“ (Hawking, 1988). Seitdem sind Dutzende verschiedener wunderbarer Bücher erschienen. Eines davon, das mein eigenes Weltbild am meisten veränderte, war Alexander Vilenkins großartiges Kurzbuch „A World of Many Worlds“ (Vilenkin, 2007), aber ebenso wichtig waren die Werke von Steven Weinberg (Weinberg, 1994), Alan Guth (Guth , 1998a), Leonard Susskind (2006b), Sean Carroll (2010) und Lee Smolin (in einem kontroversen Buch über „kosmische natürliche Selektion“; Smolin, 2010). Diese Bücher sind viel mehr als nur große Popularisierungen: Jedes von ihnen versucht, einen kohärenten, allgemeinen Überblick sowohl über die grundlegende Natur der Welt als auch über den Stand der Wissenschaft zu vermitteln, die sie erforscht. Jede dieser Weltanschauungen ist einzigartig, aber in vielerlei Hinsicht gehen sie Seite an Seite und ergänzen sich gegenseitig. Jedes basiert auf strenger Wissenschaft, enthält aber auch Elemente der Extrapolation und Spekulation, weitreichender Verallgemeinerungen und natürlich Widersprüche. Je mehr ich diese Bücher las und über die Auswirkungen der entstehenden neuen Weltanschauung nachdachte, desto mehr wollte ich etwas Ähnliches in meinem eigenen Fachgebiet, der Molekularbiologie, machen. Irgendwann, als ich Vilenkins Buch las, wurde mir klar, dass es möglicherweise einen direkten und grundlegend wichtigen Zusammenhang zwischen den neuen Ansichten über Wahrscheinlichkeit und Zufall, die von der modernen Kosmologie diktiert werden, und dem Ursprung des Lebens – oder besser gesagt dem Ursprung der biologischen Evolution – gibt. Die enorme Rolle des Zufalls bei der Entstehung des Lebens auf der Erde, die in dieser Denkweise zum Ausdruck kommt, ist sicherlich außergewöhnlich und dürfte für viele beunruhigend sein, aber ich hatte das Gefühl, dass sie nicht ignoriert werden könnte, wenn wir uns dem Problem der Entstehung des Lebens widmen würden das Leben ernst.

Dieses Buch ist mein eigener Ansatz zur Beschreibung des aktuellen Stands der Evolutionsbiologie aus der Perspektive der vergleichenden Genomik und Systembiologie; Daher umfasst es zwangsläufig nicht nur etablierte Fakten und bestätigte theoretische Modelle, sondern auch Vermutungen und Annahmen. In diesem Buch versuche ich, die Grenze zwischen Fakten und Spekulationen so klar wie möglich zu ziehen. Ich wollte ein Buch im Stil der oben genannten hervorragenden Sachbücher über Physik schreiben, aber der Autor weigerte sich hartnäckig, so geschrieben zu werden. Das Ergebnis ist ein viel wissenschaftlicherer Text als ursprünglich beabsichtigt, obwohl er größtenteils nicht sehr spezialisiert ist und nur sehr wenige Methoden beschreibt, und das auf sehr vereinfachte Weise. Ein wichtiger Vorbehalt: Obwohl sich das Buch mit verschiedenen Aspekten der Evolution befasst, bleibt es eine Sammlung von Kapiteln zu ausgewählten Themen und ist in keiner Weise als umfassendes Werk gedacht. Viele wichtige und beliebte Themen, wie zum Beispiel die Entstehung vielzelliger Organismen oder die Evolution der Tierentwicklung, werden bewusst nicht angesprochen. Ich habe versucht, mich so weit wie möglich an das Leitmotiv des Buches zu halten: die Wechselwirkung zwischen Zufall und geordneten Prozessen. Ein weiterer heikler Punkt betrifft die Verweise auf Literatur: Wenn ich versuchen würde, wenn nicht alle, aber zumindest die Hauptquellen einzubeziehen, würde die Bibliographie viele tausend Verweise enthalten. Ich habe es von Anfang an aufgegeben, dies zu versuchen, und so stellt die Literaturliste am Ende des Buches nur eine kleine Auswahl relevanter Werke dar, und ihre Auswahl ist teilweise subjektiv. Ich entschuldige mich aufrichtig bei den Kollegen, deren wichtige Arbeit nicht gewürdigt wurde.

Trotz all dieser Vorbehalte hoffe ich, dass die hier vorgestellten Verallgemeinerungen und Ideen für viele meiner Kollegen und Studenten von Interesse sein werden – nicht nur für Biologen, sondern auch für Physiker, Chemiker, Geologen und andere, die sich für die Evolution und den Ursprung des Lebens interessieren.

M.: Tsentrpoligraf, 2014. - 524 S. — ISBN 978-5-227-04982-7 In diesem ehrgeizigen Buch beleuchtet Evgeny Kunin die Verflechtung von Zufälligkeit und Natürlichkeit, die dem Wesen des Lebens zugrunde liegt. In dem Versuch, ein tieferes Verständnis für den gegenseitigen Einfluss von Zufall und Notwendigkeit zu erlangen, der die biologische Evolution vorantreibt, führt Koonin neue Daten und Konzepte zusammen und zeigt gleichzeitig einen Weg auf, der über die synthetische Evolutionstheorie hinausführt. Er interpretiert die Evolution als einen stochastischen Prozess, der auf Kontingenz basiert, durch die Notwendigkeit, die zelluläre Organisation aufrechtzuerhalten, begrenzt ist und von einem Anpassungsprozess geleitet wird. Zur Untermauerung seiner Schlussfolgerungen vereint er eine Vielzahl konzeptioneller Ideen: vergleichende Genomik, die Licht auf die Formen der Vorfahren wirft; neues Verständnis der Muster, Modi und Unvorhersehbarkeit des Evolutionsprozesses; Fortschritte bei der Untersuchung der Genexpression, der Proteinhäufigkeit und anderer phänotypischer molekularer Merkmale; die Anwendung statistischer physikalischer Methoden auf die Untersuchung von Genen und Genomen und ein neuer Blick auf die Wahrscheinlichkeit der spontanen Entstehung von Leben, die durch die moderne Kosmologie erzeugt wird.
Die Logik des Falles zeigt, dass das Verständnis der Evolution, das die Wissenschaft des 20. Jahrhunderts entwickelt hat, veraltet und unvollständig ist, und skizziert einen grundlegend neuen Ansatz – herausfordernd, manchmal widersprüchlich, aber immer auf soliden wissenschaftlichen Erkenntnissen basierend.“ Monographie von E. V. Kunin ist ein Meilenstein für die Naturwissenschaften. Dieses Buch sollte in die Grundliste der Literatur für höhere Bildungseinrichtungen aufgenommen werden. Es geht nicht darum, dass es das notwendige Maß an grundlegender Ausbildung in den Naturwissenschaften vermittelt Beispiel für Methoden der Analyse, Interpretation, assoziativer Reihen, Verallgemeinerungen, die für jede intellektuelle Arbeit so notwendig sind. - aus der Zeitschrift „Chemistry and Life“. Englische Version der Veröffentlichung: /file/1036354/ Inhaltsverzeichnis
Einführung: Auf dem Weg zu einer neuen Synthese der Evolutionsbiologie – postsynthetisch und postmodern
Grundlagen der Evolution: Darwin und die synthetische Evolutionstheorie
Von der synthetischen Theorie zur evolutionären Genomik: verschiedene Mechanismen und Wege der Evolution
Vergleichende Genomik: sich entwickelnde Genomlandschaften
Genomik, Systembiologie und Universalien der Evolution: Genomentwicklung als Phänomen der statistischen Physik
Netzwerkgenomik der prokaryotischen Welt: vertikale und horizontale Genflüsse, Mobilome und Pangenomdynamik
Phylogenetischer Wald und die Suche nach dem schwer fassbaren Baum des Lebens im Zeitalter der Genomik
Der Ursprung der Eukaryoten: Endosymbiose, die überraschende Geschichte der Introns und die entscheidende Bedeutung einzelner Ereignisse in der Evolution
Die nicht-adaptive Nullhypothese der Genomentwicklung und die Ursprünge der biologischen Komplexität
Lamarcksche, darwinistische und Wrightsche Evolutionsweisen, Evolution der Evolvierbarkeit, Zuverlässigkeit biologischer Systeme und die kreative Rolle von Lärm in der Evolution
Die Welt der Viren und ihre Entwicklung
Letzter universeller gemeinsamer Vorfahre, Ursprung der Zellen und primäres Genreservoir
Ursprung des Lebens. Die Entstehung von Translation, Replikation, Metabolismus und Membranen: biologische, geochemische und kosmologische Ansätze
Der postmoderne Stand der Evolutionsbiologie
Anhang: Postmoderne Philosophie, Metaerzählungen; Art und Zweck der wissenschaftlichen Forschung
Anhang: Evolution von Raum und Leben – ewige Inflation, die Theorie der „Welt der vielen Welten“, anthropische Selektion und eine grobe Einschätzung der Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Leben

Bethesda-Campus der US National Institutes of Health. Vor dem Hintergrund des Gebäudes der National Library of Medicine, die insbesondere das National Center for Biotechnology Information (NCBI) beherbergt – Yuri Wolf (Mitarbeiter E.K.), Evgeniy Kunin, David Lipman (Gründer und Direktor des NCBI), Mikhail Gelfand und Kira Makarova (Mitarbeiterin E.K.) Vor einigen Jahren haben wir im Labor eine ziemlich große bibliometrische Studie durchgeführt – wir hatten keinen Zugriff auf Daten zu Zitaten, aber wir haben uns angeschaut, welcher der Bioinformatiker in Co-Autorenschaft mit wem und über wen geschrieben hat Was. Aus verschiedenen zufälligen Gründen blieben seine Ergebnisse unveröffentlicht, aber ich werde Ihnen jetzt eines davon erzählen. Wir haben alle Schlüsselwörter (MESH-Begriffe in der PubMed-Datenbank) danach eingestuft, wie sich ihre Verwendung in jedem Jahr im Vergleich zum Vorjahr verändert. Ein Wort ist „modisch“ (vogue), wenn die Häufigkeit seiner Verwendung stetig zunimmt, oder „vintage“ (vintage) – diese Terminologie wurde eingeführt, um niemanden zu beleidigen (in ein paar Sätzen wird klar, wer genau) . Dementsprechend lassen sich Autoren danach einteilen, ob sie über modische oder Vintage-Themen schreiben.

Und so stellte sich heraus, dass unter den „Weltexperten“ (wie Evgeniy Kunin auf dem Cover seines Buches „Die Logik des Zufalls“ empfohlen wird) – Bioinformatiker mit der größten Anzahl an Zitaten, mit den längsten Artikellisten und Hirsch-Indizes – Er ist der einzige Vintage-Autor (für Kollegen möchte ich erwähnen, dass Mark Gerstein und Per Bork die Mode am meisten verfolgen und sie vielleicht teilweise prägen). Ich denke, das ist eine sehr wichtige Beobachtung. Es zeigt, dass man selbst im heutigen Trubel der Biologie kein Fashionista sein muss, sondern von der Epigenetik zur Metagenomik und von neuronalen Netzwerken zu Proteininteraktionsnetzwerken springen muss, um eines der einflussreichsten und angesehensten Mitglieder der Gemeinschaft zu werden. Es erklärt auch, warum nur Kunin ein solches Buch schreiben konnte. Ich weiß nicht, ob er es sich eingesteht, aber ich bin mir sicher, dass er in den Tiefen seiner Seele den klassischen Satz aussprach: „Sollten wir uns nicht einmal an unserem William Shakespeare versuchen?“ Nun, das heißt, unser Charles Darwin und ein halbes Dutzend anderer Klassiker von Fisher und Wright bis Mayr und Gould.

Der Inhalt des Buches und die ungewöhnliche Geschichte seiner Übersetzung ins Russische wurden bereits in den Rezensionen von Denis Tulinov und Georgy Lyubarsky beschrieben, daher werde ich versuchen, über das zu sprechen, was mir gefehlt hat – die Notizen der Übersetzer und des wissenschaftlichen Herausgebers. Abgesehen von ein paar kleinen Dingen, die es wert wären, korrigiert zu werden (siehe den Anhang zum Artikel unten) und der Erwähnung der neuesten Ergebnisse (einige davon wurden vom Autor selbst in den Anmerkungen zur Übersetzung gemacht), würde dies eine … Gelegenheit zum Dialog - wie es in der Zeitschrift geschieht Biologie direkt, einer der Gründer davon ist Kunin. In dieser Zeitschrift liegt die Entscheidung über die Veröffentlichung beim Autor selbst, und ein Artikel kann auch mit negativen Rezensionen von Rezensenten veröffentlicht werden – es werden aber auch Rezensionen und Antworten darauf veröffentlicht. Der Autor entscheidet, welches Mitglied der Redaktion eingeladen wird, eine Rezension zu schreiben, und Kunin, der häufig in veröffentlicht Biologie direkt Er wählt für seine Artikel solche Rezensenten aus, dass die Lektüre der Kontroverse nicht weniger lehrreich sein kann als der Artikel selbst. Also Wünsche.

An vielen Stellen und sogar in einem speziellen Anhang versucht Kunin, die biologische Evolution aus physikalischer Sicht zu diskutieren. Gleichzeitig vernachlässigt er sprachliche Analogien völlig. Der Grad ihrer Tiefe könnte unterschiedlich sein, aber es ist seltsam, die Tatsache zu ignorieren, dass Sprache ein weiteres sich entwickelndes Informationssystem ist und viele der Probleme bei ihrer Beschreibung und Untersuchung fast wörtlich mit den Problemen bei der Untersuchung der Genomentwicklung zusammenfallen. Nebenbei: die Grenzen der Sprache – was sind verschiedene Sprachen und was sind Dialekte (vgl. Typdefinition); die Divergenz einer einzelnen Sprache in eine Gruppe verwandter Sprachen (der Ursprung der romanischen Sprachen aus dem Lateinischen ist ein überzeugendes Argument in Tischgesprächen mit Kreationisten, die fordern, „eine Zwischenart zwischen einer Katze und einem Hund aufzuzeigen“); die allmähliche Entwicklung der Sprache durch Veränderung der Häufigkeit von Wörtern und anderen Phänomenen (vgl. die synthetische Evolutionstheorie) und umgekehrt eine relativ schnelle Umstrukturierung von Sprachsystemen von phonologisch zu syntaktisch (vgl. die Theorie des unterbrochenen Gleichgewichts); Hybridisierung und Kreolsprachen, Entlehnungen (nicht nur Wörter, sondern auch syntaktische Strukturen) und horizontaler Transfer von Genen und Operons zusammen mit Regulatoren; Rekonstruktion von Protosprachen; Koexistenz verschiedener Codes in der Sprache; der Gegensatz „Sprache und Rede“ (vgl. Genom und Epigenom oder vielleicht Genotyp und Phänotyp); schließlich das Problem der Probleme – der Ursprung der Sprache und der Ursprung des Lebens (wobei einige Stadien vorstellbar sind, aber kolossale Lücken bestehen bleiben, zu deren Erklärung Kunin auf das anthropische Prinzip und die Theorie der multiplen Universen zurückgreift). Natürlich gibt es wichtige Unterschiede sowohl in den Systemen selbst als auch in ihrem Verständnis (zum Beispiel scheinen wir die Systematik der Sprache besser zu verstehen als die Systematik der Funktionsweise des Genoms); In der Linguistik gibt es einen Begriff von „Bedeutung“, den man sich in der Biologie usw. nur schwer vorstellen kann – aber ich denke, es wäre sehr aufschlussreich, darüber zu diskutieren. Es scheint, dass es in der Bioinformatik wie in der Mathematik zwei Denkweisen gibt: physische und sprachliche (ich beziehe mich auf meine Interviews mit Yu.I. Manin und V.A. Uspensky, veröffentlicht in TrV-Nauka, und auf den Artikel von Yu.I . Manin „Sprachen der Mathematik oder Mathematik der Sprachen“).

Das Buch enthält praktisch keine Diskussion über die Beziehung zwischen Evolution und Entwicklung – Evo-Devo – und sagt im Allgemeinen ziemlich viel über die Entwicklung der Regulierung aus. Dies liegt natürlich an den eigenen wissenschaftlichen Interessen des Autors und auch an der Tatsache, dass die Fortschritte der Bioinformatik auf diesem Gebiet gering sind: Das Wenige, was wir über die Evolution der Regulation bei Eukaryoten wissen, stammt hauptsächlich aus experimentellen Arbeiten. Doch der Fokus lag nicht auf der Selbstüberprüfung, sondern auf der „dritten evolutionären Synthese“! Man könnte meinen, dass es die schnelle Entwicklung regulatorischer Netzwerke ist, insbesondere derjenigen, die in den frühen Stadien der Ontogenese wirken, die zu drastischen Veränderungen in der Morphologie führt, die insbesondere die Grundlage der traditionellen Taxonomie bilden. In diesem Zusammenhang – und im Kontext einer Diskussion über den Baum des Lebens – wäre es aufschlussreich zu diskutieren, welcher Art von Realität taxonomische Ebenen entsprechen. Es ist klar, dass es nicht auf die Unterschiede zwischen den Sequenzen ankommt, aber gibt es sie überhaupt? Werden wir formal Verdichtungen interner Knoten beobachten, wenn wir den Baum des Lebens auf die Zeitachse projizieren? Wenn ja, dann bestimmen die entsprechenden Zweige die Ebenen der Familie, der Ordnung, der Klasse usw. Dies scheint in einer Reihe von Fällen der Fall zu sein: zum Beispiel die mit den kurzen Längen verbundenen Schwierigkeiten bei der Bestimmung der Verwandtschaft von Ordnungen bei Säugetieren von Zweigen an der Basis der Klasse beweisen die Realität sowohl der Klasse als auch der Einheiten. Wenn andererseits die Verzweigung im Laufe der Zeit gleichmäßig erfolgt, dann ist die gesamte Taxonomie größtenteils eine Konvention, die aus der willkürlichen Auswahl einiger interner Knoten als definierende Taxa entsteht. Ein verwandtes Thema, das im Buch ausführlich, jedoch in einem anderen Kontext, behandelt wird, ist der Vergleich von Gensätzen. Die Existenz einer großen Anzahl von Genen, die beispielsweise für Akkordaten spezifisch sind, beweist, dass es klug ist, sie in ein Taxon zu unterteilen. Es wäre besonders aufschlussreich, die Evolution von Bakterien unter diesen Gesichtspunkten zu betrachten, die dem Autor nahe stehen sollten. Fruchtkörper des Myxobakteriums Myxococcus stipitatus Fruchtkörper des Schleimpilzes Dictyostelium discoideum Wenn wir über Evolutionsmodelle sprechen, wäre es interessant, die Kontroverse über die Existenz einer Gruppenselektion anzusprechen, d. h. einer Selektion, die nicht auf der Ebene einzelner Individuen, sondern auf der Ebene von Gruppen verwandter Individuen erfolgt. Diese Theorie soll insbesondere die Entstehung altruistischen Verhaltens erklären, aber kann man darauf verzichten? Ein gutes Modell ist das altruistische Verhalten einzelliger Organismen, für das es mehrere klassische Beispiele gibt. Einzelne Zellen in hungernden Kolonien von Myxobakterien und Schleimpilzen gleiten zusammen und bilden Fruchtkörper (siehe Fotos), woraufhin diejenigen, die sich in der „Kappe“ befinden, Sporen bilden und auf der Suche nach einem besseren Leben davonfliegen, und diejenigen, die im Stiel bleiben sterben ( Übrigens sind Myxobakterien Bakterien und Schleimpilze Eukaryoten, das heißt, dies ist auch ein gutes Beispiel für konvergente Evolution, zumal in beiden Fällen das Signalmolekül cAMP ist). In ähnlicher Weise begeht bei einigen sporulierenden Bazillen ein Teil der hungernden Kolonie Selbstmord, um als Nährboden für den anderen Teil zu dienen und ihm Zeit für die Sporulation zu geben. In diesem Fall hängt das Schicksal der Zelle von der Konzentration eines Proteins ab, die bei genetisch identischen Individuen aus zufälligen Gründen stark variiert (vgl. die Diskussion im Buch über die Rolle des Lärms in der Evolution und die Geschichte über das Toxin-Antitoxin). System - wiederum in einem etwas anderen Kontext). Bei anderen Bakterien regulieren ähnliche Mechanismen die Bildung von Biofilmen, Lumineszenz, Virulenz, Zelluloseabbau usw. Bei einzelligen Bakterien lässt sich dieses Verhalten jedoch aufgrund des klonalen Ursprungs der Kolonien aus einer Vorfahrenzelle leicht auf der Ebene einzelner Gene erklären ( genetisch identische Individuen sind aus der Sicht des egoistischen Gens dasselbe wie ein Individuum, auf das die Selektion wirkt). Inwieweit sich dies auf die Ebene mehrzelliger Organismen überträgt, ist eine sehr interessante Frage.

Abschließend muss ich das Wichtigste sagen. Kunins Buch ist nicht nur eine Pflichtlektüre für Bioinformatiker und Evolutionisten, sondern meiner Meinung nach für alle Biologen. Tatsächlich handelt es sich um ein Forschungsprogramm, dessen Tiefe mit klassischen Werken vergleichbar ist. Selbst diejenigen, die mit Kunins Werk gut vertraut sind und die meisten der in dem Buch dargelegten Fakten und Überlegungen bereits kennen, werden darin viel Lehrreiches finden – selbst in der Art und Weise, wie diese Überlegungen zu einem einzigen Bild zusammengefasst werden, im Schreibstil und in der … Struktur des Textes. Wer zum ersten Mal damit in Berührung kommt, wird eine neue Denkweise über die Biologie entdecken, die sich zweifellos auf die eigene Forschung auswirken wird. Das Buch wird auch für Nicht-Biologen von Interesse sein, da es den neuesten Stand und die Grenzen der Evolutionswissenschaft zeigt.

Evgeny Kunin. Logik des Falles. M.: Tsentrpoligraf, 2014.
Denis Tulinow. Die Entwicklung der Evolutionstheorie. TrV-Nauka Nr. 149, 11.03.2014.
Georgi Ljubarski. Dritte evolutionäre Synthese. Chemie und Leben Nr. 5, 2014, siehe auch http://ivanov-petrov.livejournal.com/1 870 801.html.
Yuri Manin: „Wir wählen die Mathematik nicht als unseren Beruf, aber sie wählt uns.“ TrV-Wissenschaft № 13, 30.09.2008 .
V.A. Uspensky: „Mathematik ist eine Geisteswissenschaft.“ TrV-Wissenschaft № 146, 28.01.2014 .
Yuri Manin. Sprachen der Mathematik oder Mathematik der Sprachen. TrV-Wissenschaft № 30, 09.06.2009.

Anwendung

Wie bei jeder Rezension kann man auf kleinere Korrekturen und Kommentare nicht verzichten. Die bedeutendsten sind hier gesammelt.

Seite 43: „ Zuckerkandl und Pauling... schlugen das Konzept einer molekularen Uhr vor: Sie sagten voraus, dass die Evolutionsrate einer bestimmten Proteinsequenz ohne funktionelle Veränderungen über lange Zeiträume hinweg konstant bleiben würde (vorbehaltlich möglicher Schwankungen)." Es scheint, dass die wahre Geschichte etwas komplizierter und widersprüchlicher ist. Hier ist ein Zitat aus Emil Zuckerkandls Artikel „The Evolution of Hemoglobin“ (Sammlung „Molecules and Cells“, M: Mir, 1966, Original – in der Zeitschrift Wissenschaftlicher Amerikaner): «… Zusätzlich zu diesen drei Postulaten möchte ich noch ein viertes, wesentlich kontroverseres, aufstellen. Ich gehe davon aus, dass in jenen modernen Organismen, die sich kaum von ihren Vorfahren unterscheiden, offensichtlich Polypeptidketten vorherrschen, die den Polypeptiden ihrer Vorfahren sehr ähnlich sind. Zu diesen Organismen, einer Art „lebendem Fossil“, gehören die Kakerlake, der Pfeilschwanzkrebs, der Hai und unter den Säugetieren der Lemur. Offenbar unterscheiden sich viele der von diesen Organismen synthetisierten Polypeptidmoleküle nur geringfügig von den Polypeptidketten, die ihre Vorfahren vor Millionen von Jahren synthetisierten. Was ist die Widersprüchlichkeit dieses Postulats? Es wird oft gesagt, dass die Evolution bei Organismen, die sich kaum von ihren Vorfahren zu unterscheiden schienen, genauso lange gedauert hat wie bei Organismen, die sich stark verändert hatten. Daraus schließen Wissenschaftler, dass sich alle diese „lebenden Fossilien“ hinsichtlich ihrer biochemischen Eigenschaften auch stark von ihren entfernten Vorfahren unterscheiden sollten. Aus meiner Sicht ist es unwahrscheinlich, dass der Selektionsprozess morphologische Merkmale bewahrte, aber die zugrunde liegenden biochemischen Eigenschaften veränderte" Ein Teil von Zuckerkandls weiteren Überlegungen, etwa die Schätzung der Divergenzzeit homologer (wir würden jetzt „paraloger“) Hämoglobinketten basieren jedoch tatsächlich auf der Konstanz der Geschwindigkeiten. Aber nicht alles: Um phylogenetische Bäume zu bauen, nutzt er ein Prinzip, das später als „Prinzip der größten Sparsamkeit“ bekannt wurde: „ Eines der Prinzipien der chemischen Paläogenetik ist das Folgende: Bei der Postulierung des angestammten Aminosäurerests sollte man von der geringsten Anzahl von Mutationen im Genom ausgehen, die zu seinem Ersatz in der Polypeptidkette der Nachkommen führten».

Seite 73: „ Die typische Zeit bis zum Verschwinden der Sequenzähnlichkeit in homologen Genen ist vergleichbar mit der Lebensdauer des Lebens auf der Erde" Es scheint mir, dass hier eine Verzerrung der Feststellung vorliegt: Wenn sich einige Proteine schneller veränderten, können wir ihre Beziehung einfach nicht feststellen; Darauf deutet insbesondere eine große Zahl von Proteinen hin, die die gleiche räumliche Struktur, aber auf der Zufallsebene ähnliche Sequenzen aufweisen. Andererseits können wir bei Homologen, deren Divergenz sehr früh auftrat, immer noch Unterschiede in den Evolutionsraten beobachten, und daher verschwinden ihre Ähnlichkeiten zu unterschiedlichen Zeiten.

Seite 120, über die Verteilung der Scheitelpunktgrade: „ Zufallsgraphen haben eine glockenförmige Poisson-Verteilung, und für biologische Netzwerke wird die Verteilung durch eine Potenzfunktion beschrieben" Tatsächlich haben mehrere Arbeiten gezeigt, dass Potenzgesetzverteilungen biologische Netzwerke nicht gut beschreiben. Fakt ist, dass es bis vor Kurzem keine statistischen Tests zur Überprüfung der Hypothese einer Potenzgesetzverteilung gab und Aussagen nach Augenmaß getroffen wurden – basierend auf dem Vorhandensein eines Geradenabschnitts in der in doppelt logarithmischen Koordinaten aufgetragenen Verteilungsfunktion (vgl. Tabelle 4−1, unteres rechtes Diagramm). Aber doppelte logarithmische Koordinaten sind eine sehr knifflige Sache; Fast jede willkürlich gezeichnete monoton fallende Funktion mit einer monotonen Ableitung wird ein solches visuell gerades Liniensegment haben (es sei denn, diese Funktion wurde speziell zur Widerlegung dieser Aussage konstruiert).

Bei der Erörterung des endosymbiotischen Ursprungs zellulärer Organellen (Kapitel 7) ist es vielleicht erwähnenswert, dass Chloroplasten im Gegensatz zu Mitochondrien mindestens zweimal entstanden: Die Amöbe hat einen primären Chloroplasten Paulinella, und es fehlt bei seinen nächsten Verwandten und ist offenbar unabhängig vom Chloroplasten des Vorfahren der Rot- und Grünalgen entstanden. Es scheint, dass bei Euglena ein frühes Stadium der bevorstehenden Akquisition von Chloroplasten beobachtet wird, das möglicherweise ein symbiotisches intrazelluläres Cyanobakterium enthält oder nicht: Bei der Teilung verbleibt das Cyanobakterium in einer der Tochterzellen, und die zweite wird zum Raubtier, bis sie ein neues erwirbt (früher freilebendes) Cyanobakterium. Noch interessanter ist die Frage nach der Grenze zwischen Organellen und intrazellulären bakteriellen Endosymbionten saugender Insekten, die möglicherweise ein sehr kleines Genom haben, dessen Größe mit dem Genom von Organellen (sagen wir das Genom) vergleichbar ist Carsonella rudii, Endosymbiont des Flohsamens Pachypsylla Venusta kodiert insgesamt 182 Proteine und das Genom Tremblaya Princeps, einer der Endosymbionten der Schmierlaus Planokokken Citri, - 121 Proteine jedoch im Inneren Tremblaya Princeps ein anderer Endosymbiont lebt - Moranella endobia mit 406 Proteinen). Ich denke, das Kriterium könnte der Export von im Kerngenom kodierten Proteinen in die Organelle sein.

Seite 234: „ Die einzigen Archaeen mit mehr als 5.000 Genen kommen unter Mesophilen vor(nämlich einige Methanosarcina) , und bis zu 20 Prozent dieser Genome enthalten Gene relativ jungen bakteriellen Ursprungs" Tatsächlich ist der Anteil bakterieller Gene bei Methanosarcina größer als bei anderen Archaeen, diese Schätzung scheint jedoch überschätzt zu sein. Es stammt aus alten Veröffentlichungen (frühes Jahrtausend) und der Grund für diesen Fehler ist, dass zu dieser Zeit die Anzahl der sequenzierten Archaeengenome gering war. Dementsprechend wurden bei der Durchsuchung der Datenbanken für viele Gene bakterielle, aber keine archaealen Homologe gefunden. Wenn man das in diesen Arbeiten verwendete Verfahren reproduziert, wenn man es auf Datenbanken anwendet, die über die Jahre hinweg variieren, zeigt sich, dass der Anteil bakterieller Gene in Methanosarcinen monoton abnimmt (siehe Abbildung). Ein genaueres Verfahren zur Erstellung phylogenetischer Bäume für „verdächtige“ Gene führt zu einer Schätzung von 6 % (Garushyants & Gelfand, eingereicht).

Die horizontale Achse ist das GenBank-Jahr. Die vertikale Achse ist eine Schätzung des Anteils der Gene bakteriellen Ursprungs, die horizontal in das Genom übertragen werden Methanosarcina(grün) und Methanosarcinales (rot)

Dias BG, Ressler KJ. Die Geruchserfahrung der Eltern beeinflusst das Verhalten und die Nervenstruktur nachfolgender Generationen. Nat Neurosci. 2014; 17(1): 89–96.
Cortijo S, Wardenaar R, Colomé-Tatché M, Gilly A, Etcheverry M, Labadie K, Caillieux E, Hospital F, Aury JM, Wincker P, Roudier F, Jansen RC, Colot V, Johannes F. Kartierung der epigenetischen Basis des Komplexes Züge. Wissenschaft. 2014; 343(6175): 1145–1148.
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