Šajā vērienīgajā grāmatā Jevgeņijs Kuņins izgaismo nejaušības un dabiskā savstarpējo savijumu, kas ir pašas dzīves būtības pamatā. Mēģinot iegūt dziļāku izpratni par nejaušības un nepieciešamības savstarpējo ietekmi, kas virza bioloģisko evolūciju, Kūnins apkopo jaunus datus un koncepcijas, vienlaikus iezīmējot ceļu, kas ved ārpus sintētiskās evolūcijas teorijas. Viņš interpretē evolūciju kā stohastisku procesu, kura pamatā ir nejaušība, ko ierobežo nepieciešamība uzturēt šūnu organizāciju un kuru vada adaptācijas process. Viņš apkopo dažādas konceptuālas idejas, lai pamatotu savus secinājumus: salīdzinošā genomika, kas izgaismo senču formas; jauna izpratne par evolūcijas procesa modeļiem, veidiem un neparedzamību; sasniegumi gēnu ekspresijas, olbaltumvielu pārpilnības un citu fenotipisku molekulāro īpašību izpētē; statistiskās fizikas metožu pielietojums gēnu un genomu izpētē un jauns skatījums uz mūsdienu kosmoloģijas radīto dzīvības spontānas rašanās varbūtību.

Lietas loģika parāda, ka 20. gadsimta zinātnes izstrādātā evolūcijas izpratne ir novecojusi un nepilnīga, un iezīmē principiāli jaunu pieeju - izaicinošu, dažkārt strīdīgu, bet vienmēr balstītu uz stabilām zinātnes atziņām.

"Nejaušības loģika. Bioloģiskās evolūcijas būtība un izcelsme"

Autortiesības © 2012, Pearson Education, Inc.

© Tulkojums, izdevums krievu valodā, ZAO Izdevniecība Tsentrpolygraf, 2014

© Mākslinieciskais dizains, ZAO izdevniecība Tsentrpoligraf, 2014

Autora priekšvārds tulkojumam krievu valodā

Vēstījums, ka entuziastu grupa, ko paši organizēja LiveJournal, sāka darbu pie šīs grāmatas tulkošanas, autoram bija pilnīgs pārsteigums un, protams, patīkams. 21. gadsimtā jautājums par nepieciešamību tulkot zinātnisko literatūru no angļu valodas jebkurā citā valodā, maigi izsakoties, ir neskaidrs. Zinātniskie teksti tagad tiek publicēti angļu valodā, un prasme tos lasīt šajā valodā ir elementāra profesionālās kvalifikācijas prasība. Populārzinātniskā literatūra, protams, ir pavisam cita lieta. Šī grāmata nav populāra, bet arī nav tipiska specializēta monogrāfija. Ideālā gadījumā šis teksts ir paredzēts plašam dažādu specialitāšu zinātnieku lokam, tostarp maģistrantiem un bakalaura studentiem. Protams, būtu brīnišķīgi, ja visa šī lasītāju grupa varētu brīvi lasīt oriģinālu, taču pagaidām tas diez vai ir reāli. Vissvarīgākais arguments par labu tulkojumam autoram bija pats fakts, ka dažu dienu laikā pulcējās liela tulkotāju komanda. Šajā situācijā autors uzskatīja par savu godājamo pienākumu izlasīt un rediģēt visu tulkojuma tekstu, protams, pirmkārt, uzraugot faktu precizitāti.

Šīs grāmatas oriģināls tika publicēts 2011. gada rudenī, divus gadus pirms izdevuma krievu valodā. Bioloģiskie pētījumi attīstās mūsu laikos nepieredzētā tempā, un, protams, gadu gaitā ir uzkrāti daudzi svarīgi jauni rezultāti un publicēti daudzi nozīmīgi raksti, kas izgaismo grāmatā aplūkotās evolūcijas bioloģijas pamatproblēmas. Protams, autoram radās arī jaunas idejas, tikai daļēji publicētas. Turklāt daudzi lasītāji, tostarp tulkotāji, un pats autors, rediģējot tulkojumu, atzīmēja prezentācijas neprecizitātes un neskaidrības (par laimi, cik autoram zināms, nevienu no tām nevar uzskatīt par nopietnu kļūdu). To visu nebija iespējams ņemt vērā tulkojumā krievu valodā, taču autors mēģināja krievu izdevuma piezīmēs atspoguļot svarīgākos precizējumus un dažus interesantākos zinātnes jaunumus. Galu galā šādu jaunu piezīmju bija daudz vairāk, nekā tika gaidīts tulkojuma rediģēšanas darba sākumā (un varēja būt pat vairāk - autors ierunājās tikai tad, kad absolūti nevarēja klusēt). Autors ir ļoti apmierināts ar to, jo tas skaidri parāda mūsdienu evolūcijas bioloģijas progresa ātrumu. Vairākas piezīmes vairāk saistītas ar tulkojumu, skaidrojot tās vietas tekstā, kur angļu vārdu spēli krievu valodā nevarēja precīzi nodot. Protams, šīs piezīmes nevar pretendēt uz to, ka grāmata ir “otrais izdevums”, taču autors tomēr cer, ka šie nelieli papildinājumi vairo tās vērtību.

No autora viedokļa grāmatas galvenās idejas līdz šim ir izturējušas laika pārbaudi (lai arī astronomiskā izteiksmē tās ir īsas, bet ne maznozīmīgas, ņemot vērā apbrīnojamo jaunu datu uzkrāšanas ātrumu); katrā ziņā nepieciešamība pēc kaut kā radikāli pārskatīta vēl nav radusies. Turklāt autoram šķiet, ka laika ritējums ir tikai palielinājis vajadzību pēc konceptuālas informācijas sintēzes par organismu un to genomu daudzveidību un par evolūcijas procesiem. Jauna evolūcijas sintēze, kuras pamatā ir genomikas un sistēmu bioloģijas dati, šķiet svarīgāka un svarīgāka nekā jebkad agrāk. Bez šāda vispārinājuma kļūst vienkārši neiespējami kaut kā aptvert novērojumu jūru.

Protams, ir svarīgi uzsvērt, ka šī grāmata nekādi nevar pretendēt uz tik jaunu sintēzi. Šī ir tikai skice, mēģinājums uzminēt topošās ēkas kontūras. Pat atstājot malā zinātnes fundamentālo atvērtību un ņemot vērā, ka tajā pastāv daži pabeigšanas un summēšanas posmi, pēc autora domām, jaunas evolūcijas bioloģijas sintēzes pabeigšana ir vismaz divu zinātnieku paaudžu darbs. Pārāk daudz joprojām ir neskaidrs, un pārāk daudz ir jādara, lai genomikas un sistēmu bioloģijas radīto milzīgo datu apjomu iekļautu saskaņotās un labi pamatotās teorijās un koncepcijās. Iespējams, šīs grāmatas galvenais uzdevums bija apzināt tās evolūcijas bioloģijas jomas, kurās tradicionālās idejas nedarbojas, iezīmēt iespējamos ceļus uz risinājumiem un tikai atsevišķos gadījumos piedāvāt pašus risinājumus, protams, provizoriskus. Cik lielā mērā tas viss izdevās, lai spriestu lasītāji.

Pateicības skolotājiem, darbiniekiem un daudziem kolēģiem, ar kuriem man bija iespēja pārrunāt grāmatā aplūkotās problēmas, ir dotas grāmatas beigās. Šeit autora patīkamais pienākums ir izteikt sirsnīgu pateicību Georgijam Jurjevičam Ļubarskim par kolektīvā tulkojuma ideju un tā organizēšanu, visiem tulkotājiem un izdevniecības redaktoriem par darbu pie krievu valodas versijas, kā arī personīgi. vienam no tulkotājiem Valērijam Aņisimovam par vērtīgajiem komentāriem, kas lielā mērā ņemti vērā autora piezīmēs par tulkojumu.

"Nejaušības loģika. Bioloģiskās evolūcijas būtība un izcelsme"

Autortiesības © 2012, Pearson Education, Inc.

© Tulkojums, izdevums krievu valodā, ZAO Izdevniecība Tsentrpolygraf, 2014

© Mākslinieciskais dizains, ZAO izdevniecība Tsentrpoligraf, 2014

Visas tiesības aizsargātas. Nevienu šīs grāmatas elektroniskās versijas daļu nedrīkst reproducēt nekādā veidā vai ar jebkādiem līdzekļiem, tostarp ievietošanu internetā vai korporatīvajos tīklos, privātai vai publiskai lietošanai bez autortiesību īpašnieka rakstiskas atļaujas.

©Grāmatas elektronisko versiju sagatavoja uzņēmums liters (www.litres.ru)

Autora priekšvārds tulkojumam krievu valodā

Vēstījums, ka entuziastu grupa, ko paši organizēja LiveJournal, sāka darbu pie šīs grāmatas tulkošanas, autoram bija pilnīgs pārsteigums un, protams, patīkams. 21. gadsimtā jautājums par nepieciešamību tulkot zinātnisko literatūru no angļu valodas jebkurā citā valodā, maigi izsakoties, ir neskaidrs. Zinātniskie teksti tagad tiek publicēti angļu valodā, un prasme tos lasīt šajā valodā ir elementāra profesionālās kvalifikācijas prasība. Populārzinātniskā literatūra, protams, ir pavisam cita lieta. Šī grāmata nav populāra, bet arī nav tipiska specializēta monogrāfija. Ideālā gadījumā šis teksts ir paredzēts plašam dažādu specialitāšu zinātnieku lokam, tostarp maģistrantiem un bakalaura studentiem. Protams, būtu brīnišķīgi, ja visa šī lasītāju grupa varētu brīvi lasīt oriģinālu, taču pagaidām tas diez vai ir reāli. Vissvarīgākais arguments par labu tulkojumam autoram bija pats fakts, ka dažu dienu laikā pulcējās liela tulkotāju komanda. Šajā situācijā autors uzskatīja par savu godājamo pienākumu izlasīt un rediģēt visu tulkojuma tekstu, protams, pirmkārt, uzraugot faktu precizitāti.

Šīs grāmatas oriģināls tika publicēts 2011. gada rudenī, divus gadus pirms izdevuma krievu valodā. Bioloģiskie pētījumi attīstās mūsu laikos nepieredzētā tempā, un, protams, gadu gaitā ir uzkrāti daudzi svarīgi jauni rezultāti un publicēti daudzi nozīmīgi raksti, kas izgaismo grāmatā aplūkotās evolūcijas bioloģijas pamatproblēmas. Protams, autoram radās arī jaunas idejas, tikai daļēji publicētas. Turklāt daudzi lasītāji, tostarp tulkotāji, un pats autors, rediģējot tulkojumu, atzīmēja prezentācijas neprecizitātes un neskaidrības (par laimi, cik autoram zināms, nevienu no tām nevar uzskatīt par nopietnu kļūdu). To visu nebija iespējams ņemt vērā tulkojumā krievu valodā, taču autors mēģināja krievu izdevuma piezīmēs atspoguļot svarīgākos precizējumus un dažus interesantākos zinātnes jaunumus. Galu galā šādu jaunu piezīmju bija daudz vairāk, nekā tika gaidīts tulkojuma rediģēšanas darba sākumā (un varēja būt pat vairāk - autors ierunājās tikai tad, kad absolūti nevarēja klusēt).

Autors ir ļoti apmierināts ar to, jo tas skaidri parāda mūsdienu evolūcijas bioloģijas progresa ātrumu. Vairākas piezīmes vairāk saistītas ar tulkojumu, skaidrojot tās vietas tekstā, kur angļu vārdu spēli krievu valodā nevarēja precīzi nodot. Protams, šīs piezīmes nevar pretendēt uz to, ka grāmata ir “otrais izdevums”, taču autors tomēr cer, ka šie nelieli papildinājumi vairo tās vērtību.

No autora viedokļa grāmatas galvenās idejas līdz šim ir izturējušas laika pārbaudi (lai arī astronomiskā izteiksmē tās ir īsas, bet ne maznozīmīgas, ņemot vērā apbrīnojamo jaunu datu uzkrāšanas ātrumu); katrā ziņā nepieciešamība pēc kaut kā radikāli pārskatīta vēl nav radusies. Turklāt autoram šķiet, ka laika ritējums ir tikai palielinājis vajadzību pēc konceptuālas informācijas sintēzes par organismu un to genomu daudzveidību un par evolūcijas procesiem. Jauna evolūcijas sintēze, kuras pamatā ir genomikas un sistēmu bioloģijas dati, šķiet svarīgāka un svarīgāka nekā jebkad agrāk. Bez šāda vispārinājuma kļūst vienkārši neiespējami kaut kā aptvert novērojumu jūru.

Protams, ir svarīgi uzsvērt, ka šī grāmata nekādi nevar pretendēt uz tik jaunu sintēzi. Šī ir tikai skice, mēģinājums uzminēt topošās ēkas kontūras. Pat atstājot malā zinātnes fundamentālo atvērtību un ņemot vērā, ka tajā pastāv daži pabeigšanas un summēšanas posmi, pēc autora domām, jaunas evolūcijas bioloģijas sintēzes pabeigšana ir vismaz divu zinātnieku paaudžu darbs. Pārāk daudz joprojām ir neskaidrs, un pārāk daudz ir jādara, lai genomikas un sistēmu bioloģijas radīto milzīgo datu apjomu iekļautu saskaņotās un labi pamatotās teorijās un koncepcijās. Iespējams, šīs grāmatas galvenais uzdevums bija apzināt tās evolūcijas bioloģijas jomas, kurās tradicionālās idejas nedarbojas, iezīmēt iespējamos ceļus uz risinājumiem un tikai atsevišķos gadījumos piedāvāt pašus risinājumus, protams, provizoriskus. Cik lielā mērā tas viss izdevās, lai spriestu lasītāji.

Pateicības skolotājiem, darbiniekiem un daudziem kolēģiem, ar kuriem man bija iespēja pārrunāt grāmatā aplūkotās problēmas, ir dotas grāmatas beigās. Šeit autora patīkamais pienākums ir izteikt sirsnīgu pateicību Georgijam Jurjevičam Ļubarskim par kolektīvā tulkojuma ideju un tā organizēšanu, visiem tulkotājiem un izdevniecības redaktoriem par darbu pie krievu valodas versijas, kā arī personīgi. vienam no tulkotājiem Valērijam Aņisimovam par vērtīgajiem komentāriem, kas lielā mērā ņemti vērā autora piezīmēs par tulkojumu.

Maniem vecākiem

Ievads. Ceļā uz jaunu evolūcijas bioloģijas sintēzi 1
Šī ievada nosaukuma tulkošana radīja nopietnas grūtības. Angļu oriģinālā tā bija postmodernās sintēzes virzienā . Tā, protams, ir vārdu spēle: no vienas puses, postmoderns vienkārši nozīmē "pēc" Mūsdienu sintēze ”(ko krievu literatūrā parasti sauc par sintētisko evolūcijas teoriju, STE), un, no otras puses, par „postmodernismu”. Kā to nodot krievu valodā, nav skaidrs. Vēl sliktāk, šis vienkāršais kalambūrs tiek atkārtoti izspēlēts nākamajās nodaļās. Ne tulkotāji, ne autors nevarēja iedomāties citu veidu, kā tikt galā ar šīm grūtībām, izņemot šīs piezīmes rakstīšanu (autora piezīme krievu izdevumam, turpmāk slīprakstā).

Šī darba nosaukums saistās ar četrām ievērojamām grāmatām: Pola Ostera romānu “Iespējas mūzika” (Auster, 1991), Žaka Monoda slaveno traktātu par molekulāro bioloģiju, evolūciju un filozofiju “Iespēja un nepieciešamība” (Monoda, 1972), Fransuā. Jēkaba ​​grāmata “Dzīves loģika” (Jēkabs, 1993) un, protams, Čārlza Darvina grāmata “Par sugu izcelsmi” (Dārvins, 1859). Katra no šīm grāmatām savā veidā skar vienu un to pašu visaptverošo tēmu: attiecības starp patvaļu un kārtību, nejaušību un nepieciešamību dzīvē un evolūcijā.

Tikai pēc šī darba pabeigšanas un jau rediģēšanas beigu posmā es uzzināju par izcilā Kembridžas loģiķa un filozofa Džona Venna grāmatu, kurš 1866. gadā publicēja grāmatu "Negadījuma loģika: eseja par pamatiem un Varbūtības teorijas struktūra (Venn, 1866). Šajā darbā Venns iepazīstina ar bieži sastopamo varbūtības interpretāciju, kas joprojām ir varbūtības teorijas un statistikas pamatā. Džons Venns, protams, vislabāk pazīstams ar viņa izgudrotajām visuresošajām diagrammām. Man ir neērti, ka es nezināju par Vennas darbu, kad sāku šo grāmatu. No otras puses, man ir grūti iedomāties cienīgāku priekšteci.

Galvenais stimuls šīs grāmatas rakstīšanai bija mana pārliecība, ka tagad, 150 gadus pēc Darvina un 40 gadus pēc Monoda, esam savākuši pietiekami daudz datu un ideju, lai izstrādātu dziļāku un, iespējams, apmierinošāku interpretāciju par fundamentāli svarīgām nejaušības un nepieciešamības attiecībām. Mana galvenā tēze ir tāda, ka nejaušība, ko ierobežo dažādi faktori, ir visas dzīves vēstures pamatā.

Autoru strādāt pie šīs grāmatas pamudināja daudzi notikumi. Tiešākais stimuls, lai aprakstītu topošo jauno evolūcijas skatījumu, bija genoma pētījumu revolūcija, kas sākās 20. gadsimta pēdējā desmitgadē un turpinās līdz pat mūsdienām. Spēja salīdzināt nukleotīdu sekvences tūkstošiem organismu genomos dažādās sugās ir būtiski mainījusi evolūcijas bioloģijas ainavu. Mūsu secinājumi par izmirušajām, senču dzīvības formām vairs nav tādi neskaidri minējumi, kādi tie bija kādreiz (vismaz attiecībā uz organismiem, kuriem fosilijas nav atrastas). Salīdzinot genomus, tiek atklāta gēnu daudzveidība, kas saglabājusies lielākajās dzīvo radību grupās (dažos gadījumos pat visās vai lielākajā daļā no tām), un tādējādi mums tiek sniegta iepriekš neiedomājama uzticamas informācijas par senču formām. Piemēram, nav pārspīlēts teikt, ka mums ir diezgan pilnīga izpratne par visu baktēriju pēdējā kopīgā priekšteča ģenētisko pamatu, kurš, iespējams, dzīvoja apmēram pirms 3,5 miljardiem gadu. Senāki senči ir redzami mazāk skaidri, bet dažas pazīmes ir atšifrētas pat viņiem. Genomiskā revolūcija ne tikai ļāva droši rekonstruēt seno dzīvības formu gēnu kopas. Vēl svarīgāk ir tas, ka tas burtiski mainīja evolūcijas bioloģijas (un, iespējams, visas bioloģijas) centrālo metaforu - dzīvības koku (TOL), parādot, ka atsevišķu gēnu evolūcijas trajektorijas ir nesavienojami atšķirīgas. Jautājums par to, vai dīdžeju vajadzētu atdzīvināt un, ja jā, tad kādā formā, joprojām ir spraigas debates, kas ir viena no šīs grāmatas svarīgajām tēmām.

Es uzskatu, ka ID krišana ir "metarevolūcija", kas ir būtiskas izmaiņas visā bioloģijas konceptuālajā struktūrā. Pastāvot acīmredzamam riskam izsaukt daudzu dusmas par saistību ar kaitīgu kultūras tendenci, es tomēr saucu šīs lielās pārmaiņas par pāreju uz postmodernu bioloģisko dzīves skatījumu. 2
Daudzējādā ziņā šīs idejas ir balstītas uz lielākā mūsdienu evolucionista Forda Dūlitla publikācijām, kas ir citētas attiecīgajās nodaļās..

Būtībā šī pāreja atklāj evolūcijas modeļu un procesu daudzveidību, neparedzamu notikumu centrālo lomu dzīvo formu evolūcijā [evolution as tinkering] un jo īpaši panadaptācijas kā evolūcijas bioloģijas paradigmas sabrukumu. Neraugoties uz mūsu nelokāmo apbrīnu par Darvinu, mums Viktorijas laikmeta pasaules uzskats (tostarp atjauninātās versijas, kas uzplauka 20. gadsimtā) ir jānovirza cienījamās muzeju zālēs, kur tas pieder, un jāizpēta paradigmas maiņas sekas.

Ir vēl viens plāns šai revolūcijai evolūcijas bioloģijā. Salīdzinošā genomika un evolūcijas sistēmu bioloģija (piemēram, gēnu ekspresijas, olbaltumvielu koncentrācijas un citu fenotipa molekulāro īpašību salīdzinošais pētījums) ir atklājuši vairākus vispārīgus modeļus, kas parādās visās šūnu dzīvības formās no baktērijām līdz zīdītājiem. Šādu universālu modeļu esamība liecina, ka salīdzinoši vienkārši molekulārie modeļi, līdzīgi tiem, ko izmanto statistiskajā fizikā, var izskaidrot svarīgus bioloģiskās evolūcijas aspektus; Daži līdzīgi modeļi ar ievērojamu prognozēšanas spēku jau pastāv. Bēdīgi slaveno "fizikas skaudību", kas, šķiet, nomoka daudzus biologus (ieskaitot mani), var mazināt nesenie un gaidāmie teorētiskie sasniegumi. Savstarpēji pastiprinošā saistība starp vispārējām tendencēm un konkrētu evolūcijas rezultātu neparedzamību ir bioloģiskās evolūcijas un pašreizējās evolūcijas bioloģijas revolūcijas galvenā sastāvdaļa, un tā ir vēl viena šīs grāmatas galvenā tēma.

Vēl viens šajā grāmatā piedāvātās jaunas sintētiskās evolūcijas teorijas aprises rašanās iemesls ir specifisks, zināmā mērā personisks. Es ieguvu augstāko izglītību un pabeidzu aspirantūras studijas Maskavas Valsts universitātē (padomju laikos), molekulārās virusoloģijas jomā. Mans doktora darbs ietvēra eksperimentālu poliovīrusa un saistīto vīrusu vairošanās pētījumu, kura niecīgo genomu attēlo RNS molekula. Es nekad nezināju, kā pareizi strādāt ar rokām, un arī vieta un laiks nebija vislabākais eksperimentiem, jo ​​pat visvienkāršākos reaģentus bija grūti iegūt. Tūlīt pēc doktora grāda iegūšanas mēs ar kolēģi Aleksandru Jevgeņeviču Gorbaļenju sākām citu pētniecības virzienu, kas tolaik daudziem šķita pilnīgi nezinātnisks. Tas bija "sekvences skatīšanās" — mēģinājums paredzēt proteīnu funkcijas, kas kodētas sīkajos vīrusu genomos (tie bija vienīgie tajā laikā pieejamie pilnīgie genomi), pamatojoties uz to aminoskābju veidojošo bloku secību. Mūsdienās ikviens var viegli veikt šādu analīzi, izmantojot ērtus programmatūras rīkus, kurus var bez maksas lejupielādēt no interneta; Protams, jēgpilnai rezultāta interpretācijai joprojām būs nepieciešama pārdomāšana un prasme (kopš tā laika šeit nekas daudz nav mainījies). Savukārt 1985. gadā praktiski nebija ne datoru, ne programmu. Un tomēr ar mūsu kolēģu programmētāju palīdzību mums izdevās izstrādāt vairākas diezgan noderīgas programmas (pēc tam mēs tās ierakstījām perfokartēs). Lielākā daļa analīzes tika veikta manuāli (vai, precīzāk, ar aci). Neskatoties uz visām grūtībām un dažām neizmantotām iespējām, mūsu pūliņi nākamajos piecos gados bija diezgan veiksmīgi. Mēs esam spējuši pārvērst šo mazo genomu funkcionālās kartes no lielā mērā neizpētītās teritorijas ļoti bagātās bioloģiskās funkcijas genoma kartēs. Lielākā daļa prognožu vēlāk tika apstiprinātas eksperimentāli, lai gan dažas no tām joprojām tiek īstenotas: laboratorijas eksperimenti prasa daudz ilgāku laiku nekā datoru analīze. Es uzskatu, ka mūsu panākumus noteica ļoti vienkārša, bet pārsteidzoši spēcīga evolūcijas bioloģijas pamatprincipa agrīna atzīšana: ja proteīna secībā tiek saglabāts atsevišķs motīvs ilgstošas ​​evolūcijas gaitā, tad tas ir funkcionāli svarīgs, un jo konservētāks tas ir. , jo svarīgāka ir funkcija. Šis princips, kas būtībā izriet no vienkārša veselā saprāta, bet, protams, stingri izriet no molekulārās evolūcijas teorijas, lieliski kalpoja mūsu mērķiem un, esmu pārliecināts, padarīja mani par evolūcijas biologu uz atlikušajām dienām. Es sliecos pārfrāzēt izcilā evolūcijas ģenētiķa Teodosija Dobžanska slaveno domu: "Bioloģijā nav jēgas nekam, izņemot evolūcijas gaismā" (Dobžanskis, 1973) - vēl tiešāk: bioloģija ir evolūcija.

Tajos evolūcijas genomikas agrīnajos laikos mēs ar Sašu bieži runājām par iespēju, ka mūsu iecienītākie RNS vīrusi bija tiešie seno dzīvības formu pēcteči. Galu galā šīs ir mazas un vienkāršas ģenētiskas sistēmas, kurās izmanto tikai viena veida nukleīnskābes, un to replikācija ir tieši saistīta ar ekspresiju, tulkojot genoma RNS. Protams, tās bija vakara sarunas, kas nemaz nebija saistītas ar mūsu dienas mēģinājumiem kartēt vīrusu proteīnu funkcionālos domēnus. Šodien, 25 gadus vēlāk, kad ir pētīti simtiem dažādu vīrusu un saimniekorganismu genomu, ideja, ka vīrusi (vai vīrusiem līdzīgi ģenētiskie elementi, iespējams, bija galvenais dzīves evolūcijas posmos), no neskaidras spekulācijas ir pāraudzis par koncepciju. savietojams ar milzīgu eksperimentālo datu kopumu. Manuprāt, šī ir visdaudzsološākā domu un analīzes virziens, pētot dzīves evolūcijas agrīnās stadijas.

Šīs ir dažādas konceptuālās līnijas, kas man negaidīti saplūda pieaugošajā apziņā, ka mūsu izpratne par evolūciju un līdz ar to arī pašu bioloģijas būtību ir uz visiem laikiem attālinājusies no 20. gadsimtā valdošajiem uzskatiem, kas mūsdienās šķiet diezgan naivi un diezgan dogmatiski. Noteiktā brīdī vēlme iepīt šīs līnijas, veidojot sakarīgu attēlu, kļuva neatvairāma, un no tā radās šī grāmata.

Daļa iedvesmas šīs grāmatas rakstīšanai nāca nevis no bioloģijas, bet gan no mūsdienu kosmoloģijas pārsteidzošajiem sasniegumiem. Šie atklājumi ne tikai pacēla kosmoloģiju līdz reālās fizikas līmenim, bet arī pilnībā mainīja mūsu priekšstatus par pasauli un jo īpaši par nejaušības un nepieciešamības būtību. Runājot par bioloģijas robežām, piemēram, dzīvības izcelsmi, šo jauno veidu, kā skatīties uz pasauli, nevar ignorēt. Fiziķi un kosmologi arvien biežāk uzdod jautājumu par to, kāpēc pasaulē ir kaut kas, nevis nekas — ne tikai kā filozofiska, bet arī kā fiziska problēma — un pēta iespējamās atbildes konkrētu fizisko modeļu veidā. Ir grūti nebrīnīties par vienu un to pašu jautājumu par bioloģisko pasauli vairāk nekā vienā līmenī: kāpēc pastāv dzīvība, nevis tikai jonu un mazu molekulu šķīdumi? Un, ja dzīvība pastāv, kāpēc ir palmas un tauriņi, kaķi un sikspārņi, nevis tikai baktērijas? Esmu pārliecināts, ka šos jautājumus var uzdot tiešā zinātniskā veidā, un man šķiet, ka ticamas, kaut arī provizoriskas, atbildes jau parādās.

Jaunākie sasniegumi augstas enerģijas fizikā un kosmoloģijā ir iedvesmojuši šo grāmatu ne tikai zinātniskā nozīmē. Daudzi vadošie teorētiskie fiziķi un kosmologi ir izrādījušies apdāvināti populāru un nedaiļliteratūras grāmatu rakstnieki (liekot aizdomāties par saikni starp abstrakto domāšanu augstākajā līmenī un literāro talantu), kas pauž emocionālu satraukumu par jauniem atklājumiem par grāmatas struktūru. Visums ar apburošu skaidrību, grāciju un degsmi. Šādas literatūras mūsdienu vilnis, kas sakrita ar revolūciju kosmoloģijā, sākās ar Stīvena Hokinga klasisko grāmatu Īsa laika vēsture (Hawking, 1988). Kopš tā laika ir parādījušies desmitiem dažādu brīnišķīgu grāmatu. Viens no tiem, kas visvairāk mainīja manu pasaules uzskatu, bija Aleksandra Viļenkina lieliskā īsgrāmata “Daudzu pasauļu pasaule” (Vilenkin, 2007), bet tikpat svarīgi bija Stīvena Veinberga (Weinberg, 1994), Alana Guta (Guth) darbi. , 1998a), Leonards Saskinds (2006b), Šons Kerols (2010) un Lī Smolins (pretrunīgi vērtētā grāmatā par “kosmisko dabisko atlasi”; Smolin, 2010). Šīs grāmatas ir daudz vairāk nekā tikai liela popularizēšana: katra no tām mēģina sniegt saskaņotu, vispārīgu skatījumu gan uz pasaules fundamentālo raksturu, gan zinātnes stāvokli, kas to pēta. Katrs no šiem pasaules uzskatiem ir unikāls, taču daudzējādā ziņā tie iet blakus un papildina viens otru. Katrs no tiem ir balstīts uz stingru zinātni, bet satur arī ekstrapolācijas un spekulācijas elementus, plašus vispārinājumus un, protams, pretrunas. Jo vairāk es lasīju šīs grāmatas un domāju par jaunā pasaules skatījuma sekām, jo ​​vairāk es gribēju darīt kaut ko līdzīgu savā jomā, molekulārajā bioloģijā. Kādā brīdī, lasot Viļenkina grāmatu, sapratu, ka, iespējams, pastāv tieša un fundamentāli svarīga saistība starp mūsdienu kosmoloģijas diktētajiem jaunajiem uzskatiem par iespējamību un nejaušību un dzīvības izcelsmi – pareizāk sakot, bioloģiskās evolūcijas izcelsmi. Nejaušības milzīgā loma dzīvības izcelsmē uz Zemes, kas pastāv šajā domāšanas virzienā, noteikti ir ārkārtēja un noteikti satrauc daudzus, taču es uzskatīju, ka to nevar ignorēt, ja mēs ņemam vērā problēmu par dzīvības izcelsmi. dzīvi nopietni.

Šī grāmata ir mana pieeja, lai aprakstītu pašreizējo evolūcijas bioloģijas stāvokli no salīdzinošās genomikas un sistēmu bioloģijas perspektīvas; tāpēc tas neizbēgami ietver ne tikai konstatētus faktus un apstiprinātus teorētiskos modeļus, bet arī minējumus un pieņēmumus. Šajā grāmatā es cenšos pēc iespējas skaidrāk novilkt robežu starp faktu un spekulācijām. Es gribēju uzrakstīt grāmatu iepriekšminēto izcilo fizikas grāmatu stilā, bet raksts spītīgi atteicās tā rakstīt. Rezultāts ir daudz zinātniskāks teksts nekā sākotnēji paredzēts, lai gan lielākoties tas nav īpaši specializēts un apraksta ļoti maz metožu, turklāt ļoti vienkāršotā veidā. Viens svarīgs brīdinājums: lai gan grāmatā aplūkoti dažādi evolūcijas aspekti, tā joprojām ir nodaļu krājums par izvēlētām tēmām un nekādā gadījumā nav paredzēts kā visaptverošs darbs. Daudzas svarīgas un populāras tēmas, piemēram, daudzšūnu organismu izcelsme vai dzīvnieku attīstības evolūcija, apzināti netiek apskatītas. Iespēju robežās esmu centies pieturēties pie grāmatas vadmotīva: nejaušības un sakārtotu procesu mijiedarbības. Vēl viens delikāts punkts ir saistīts ar atsaucēm uz literatūru: ja mēģinātu iekļaut ja ne visus, bet vismaz galvenos avotus, tad bibliogrāfijā būtu daudz tūkstošu atsauču. Es atteicos no mēģinājuma to darīt jau pašā sākumā, un tāpēc atsauču saraksts grāmatas beigās ir tikai neliela attiecīgo darbu izlase, un to atlase ir daļēji subjektīva. Sirsnīgi atvainojos kolēģiem, kuru svarīgais darbs netika atzīts.

Neskatoties uz visiem šiem brīdinājumiem, es ceru, ka šeit izklāstītie vispārinājumi un idejas ieinteresēs daudzus manus zinātniekus un studentus – ne tikai biologus, bet arī fiziķus, ķīmiķus, ģeologus un citus, kas interesējas par dzīvības evolūciju un izcelsmi.

M.: Tsentrpoligraf, 2014. - 524 lpp. — ISBN 978-5-227-04982-7 Šajā vērienīgajā grāmatā Jevgeņijs Kuņins izgaismo nejaušības un dabiskā savienošanos, kas ir pašas dzīves būtības pamatā. Mēģinot iegūt dziļāku izpratni par nejaušības un nepieciešamības savstarpējo ietekmi, kas virza bioloģisko evolūciju, Kūnins apkopo jaunus datus un koncepcijas, vienlaikus iezīmējot ceļu, kas ved ārpus sintētiskās evolūcijas teorijas. Viņš interpretē evolūciju kā stohastisku procesu, kura pamatā ir nejaušība, ko ierobežo nepieciešamība uzturēt šūnu organizāciju un kuru vada adaptācijas process. Viņš apkopo dažādas konceptuālas idejas, lai pamatotu savus secinājumus: salīdzinošā genomika, kas izgaismo senču formas; jauna izpratne par evolūcijas procesa modeļiem, veidiem un neparedzamību; sasniegumi gēnu ekspresijas, olbaltumvielu pārpilnības un citu fenotipisku molekulāro īpašību izpētē; statistiskās fizikas metožu pielietojums gēnu un genomu izpētē un jauns skatījums uz mūsdienu kosmoloģijas radīto dzīvības spontānas rašanās varbūtību.
Lietas loģika parāda, ka 20. gadsimta zinātnes izstrādātā evolūcijas izpratne ir novecojusi un nepilnīga, un iezīmē principiāli jaunu pieeju - izaicinošu, dažkārt pretrunīgu, bet vienmēr balstītu uz stingrām zinātnes atziņām." Kunins – notikums dabaszinātnēs. Šī grāmata ir jāiekļauj augstākās izglītības iestāžu literatūras pamatsarakstā. Būtība nav tāda, ka tā sniedz nepieciešamo pamatapmācības līmeni dabaszinātnēs analīzes metodes, interpretācijas, asociatīvās sērijas, vispārinājumi, kas ir tik nepieciešami jebkuram intelektuālam darbam. - no žurnāla "Ķīmija un dzīve" izdevuma angļu valodā: /file/1036354/. Satura rādītājs
Ievads: ceļā uz jaunu evolūcijas bioloģijas sintēzi - postsintētisko un postmoderno
Evolūcijas pamati: Darvins un sintētiskā evolūcijas teorija
No sintētiskās teorijas līdz evolūcijas genomikai: dažādi evolūcijas mehānismi un ceļi
Salīdzinošā genomika: attīstās genoma ainavas
Genomika, sistēmu bioloģija un evolūcijas universāli: genoma evolūcija kā statistiskās fizikas fenomens
Prokariotu pasaules tīkla genomika: vertikālās un horizontālās gēnu plūsmas, mobilie un pangenomu dinamika
Filoģenētiskais mežs un nenotveramā dzīvības koka meklējumi genomikas laikmetā
Eikariotu izcelsme: endosimbioze, pārsteidzošā intronu vēsture un atsevišķu notikumu kritiskā nozīme evolūcijā
Neadaptīvā nulles hipotēze par genoma evolūciju un bioloģiskās sarežģītības izcelsmi
Lamarka, Darvina un Raita evolūcijas veidi, evolūcijas evolūcija, bioloģisko sistēmu uzticamība un trokšņa radošā loma evolūcijā
Vīrusu pasaule un tās evolūcija
Pēdējais universālais kopīgais sencis, šūnu izcelsme un primārais gēnu rezervuārs
Dzīves izcelsme. Translācijas, replikācijas, metabolisma un membrānu rašanās: bioloģiskās, ģeoķīmiskās un kosmoloģiskās pieejas
Postmodernais evolūcijas bioloģijas stāvoklis
Pielikums: postmodernā filozofija, metanaratīvi; zinātniskās pētniecības būtība un mērķi
Pielikums: kosmosa un dzīvības evolūcija - mūžīgā inflācija, "daudzu pasauļu pasaules" teorija, antropiskā atlase un aptuvens dzīvības rašanās varbūtības novērtējums

ASV Nacionālā veselības institūta pilsētiņa Betesdā. Uz Nacionālās medicīnas bibliotēkas ēkas fona, kurā it īpaši atrodas Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs (NCBI) - Jurijs Volfs (darbinieks E.K.), Jevgeņijs Kuņins, Deivids Lipmans (NCBI dibinātājs un direktors), Mihails. Gelfands un Kira Makarova (darbiniece E.K.) Pirms vairākiem gadiem laboratorijā veicām diezgan apjomīgu bibliometrisko pētījumu - mums nebija pieejami dati par citātiem, bet paskatījāmies, kurš no bioinformātiķiem līdzautorībā ar kuru un par kas. Dažādu nejaušu iemeslu dēļ viņa rezultāti palika nepublicēti, bet tagad es jums pastāstīšu vienu no tiem. Mēs sarindojām visus atslēgvārdus (MESH terminus PubMed datubāzē), pamatojoties uz to, kā mainās to lietojums katru gadu, salīdzinot ar iepriekšējo gadu. Vārds ir “modē” (modē), ja tā lietošanas biežums nepārtraukti pieaug, vai “vintage” (vintage) - šī terminoloģija tika ieviesta, lai nevienu neaizvainotu (pāris teikumos būs skaidrs, kurš tieši) . Attiecīgi autorus var klasificēt pēc tā, vai viņi raksta par modernām vai vintage tēmām.

Un tā izrādījās, ka starp “pasaules ekspertiem” (kā Jevgeņijs Kuņins ir ieteikts uz savas grāmatas “Nespējas loģika” vāka) - bioinformātiķi ar vislielāko citātu skaitu, ar garākajiem rakstu sarakstiem un Hirša indeksiem - viņš ir vienīgais vintage autors (kolēģiem minēšu, ka modei visvairāk seko un, iespējams, daļēji arī veido Marks Geršteins un Pērs Borks). Manuprāt, tas ir ļoti svarīgs novērojums. Tas parāda, ka pat mūsdienu bioloģijas burzmā jums nav jābūt modesistam, pārejot no epiģenētikas uz metagenomiku un no neironu tīkliem uz proteīnu mijiedarbības tīkliem, lai kļūtu par vienu no ietekmīgākajiem un cienījamākajiem kopienas locekļiem. Tas arī izskaidro, kāpēc tikai Kuņins varēja uzrakstīt šādu grāmatu. Es nezinu, vai viņš pats sev to atzīst, bet esmu pārliecināts, ka dvēseles dziļumos viņš izteica klasisko frāzi: "Vai mums nevajadzētu pagriezties pie sava Viljama Šekspīra?" Nu, tas ir, mūsu Čārlzs Darvins un pusducis citu klasiķu no Fišera un Raita līdz Meiram un Gūldam.

Grāmatas saturs un neparastā tulkošanas vēsture krievu valodā jau ir aprakstīta Denisa Tulinova un Georgija Ļubarska recenzijās, tāpēc mēģināšu runāt par to, kas man pietrūka - tulkotāju un zinātniskā redaktora piezīmēs. Ja neskaita pāris sīkumus, kurus būtu vērts izlabot (skat. raksta pielikumu zemāk) un jaunāko rezultātu pieminēšanu (dažu no tiem tulkojuma piezīmēs ir izdarījis pats autors), tas sniegtu dialoga iespēja - kā tas tiek darīts žurnālā Tiešā bioloģija, kuras viens no dibinātājiem ir Kunins. Šajā žurnālā lēmumu par publicēšanu pieņem pats autors, un rakstu var publicēt pat ar negatīvām recenzentu atsauksmēm - taču tiks publicētas arī recenzijas un atbildes uz tām. Autors izlemj, kurš redkolēģijas loceklis ir uzaicināts rakstīt recenziju, un Kuņins, kurš bieži publicējas Tiešā bioloģija savus rakstus, izvēlas tādus recenzentus, ka polemikas lasīšana var būt ne mazāk pamācoša kā pats raksts. Tātad, desiderata.

Daudzās vietās un pat īpašā pielikumā Kuņins mēģina apspriest bioloģisko evolūciju no fiziskā viedokļa. Tajā pašā laikā viņš pilnībā atstāj novārtā lingvistiskās analoģijas. To dziļuma pakāpe varētu būt dažāda, taču ir dīvaini ignorēt faktu, ka valoda ir vēl viena informācijas sistēma, kas attīstās, un daudzas problēmas tās aprakstā un pētījumos gandrīz burtiski sakrīt ar genoma evolūcijas izpētes problēmām. Ārpus: valodas robežas - kas ir dažādas valodas un kas ir dialekti (sal. ar tipa definīciju); vienas valodas novirzīšanās radniecīgo valodu grupā (romāņu valodu izcelsme no latīņu valodas ir pārliecinošs arguments galda sarunās ar kreacionistiem, pieprasot “parādīt starpsugu starp kaķi un suni”); pakāpeniska valodas evolūcija, mainot vārdu un citu parādību frekvences (sal. ar sintētisko evolūcijas teoriju) un, otrādi, valodas sistēmu relatīvi strauja pārstrukturēšana no fonoloģiskās uz sintaktisko (sal. ar punktētā līdzsvara teoriju); hibridizācija un kreolu valodas, aizguvumi (ne tikai vārdi, bet arī sintaktiskās struktūras) un gēnu un operonu horizontālā pārnese kopā ar regulatoriem; protovalodu rekonstrukcija; dažādu kodu līdzāspastāvēšana valodā; opozīcija “valoda un runa” (sal. genomu un epigenomu vai, iespējams, genotipu un fenotipu); visbeidzot problēmu problēma - valodas izcelsme un dzīvības izcelsme (kur var iedomāties dažus posmus, bet paliek kolosālas bedres, kuru skaidrošanai Kuņins ķeras pie antropiskā principa un vairāku visumu teorijas). Protams, ir būtiskas atšķirības gan pašās sistēmās, gan to izpratnē (piemēram, mēs, šķiet, labāk saprotam valodas sistemātisko raksturu nekā genoma funkcionēšanas sistemātisko raksturu); valodniecībā ir jēdziens "nozīme", ko grūti iedomāties bioloģijā utt. - bet es domāju, ka būtu ļoti pamācoši to apspriest. Šķiet, ka bioinformātikā, tāpat kā matemātikā, ir divi domāšanas veidi: fiziskais un lingvistiskais (es atsaucos uz savām intervijām ar Ju.I. Maninu un V.A. Uspenski, kas publicētas TrV-Nauka, un uz Yu.I rakstu Manins "Matemātikas valodas vai valodu matemātika").

Grāmatā praktiski nav nevienas diskusijas par evolūcijas un attīstības attiecībām — evo-devo — un kopumā ir diezgan daudz pateikts par regulējuma attīstību. Protams, tas ir saistīts ar paša autora zinātniskajām interesēm, kā arī ar to, ka bioinformātikas progress šajā jomā ir neliels: tas maz, ko mēs zinām par eikariotu regulējuma attīstību, galvenokārt nāk no eksperimentālā darba. Taču galvenā uzmanība tika pievērsta nevis pašpārskatīšanai, bet gan “trešajai evolūcijas sintēzei”! Varētu domāt, ka tieši regulējošo tīklu, īpaši to, kas darbojas ontoģenēzes sākumposmā, straujā attīstība izraisa krasas morfoloģijas izmaiņas, kas jo īpaši ir tradicionālās taksonomijas pamatā. Šajā sakarā un saistībā ar diskusiju par dzīvības koku būtu pamācoši apspriest, kādai realitātei atbilst taksonomiskie līmeņi. Skaidrs, ka tās nav secību atšķirības pakāpes, bet vai tās vispār pastāv? Formāli, ja mēs projicējam dzīvības koku uz laika asi, vai mēs novērojam iekšējo mezglu kondensāciju? Ja tā, tad atbilstošās atzari nosaka dzimtas, kārtas, šķiras utt. līmeņus. Šķiet, ka vairākos gadījumos tas tā ir: piemēram, grūtības noteikt zīdītāju kārtas radniecību, kas saistītas ar īso garumu. filiāles klases pamatā pierāda gan klases, gan vienību realitāti. No otras puses, ja sazarošanās notiek vienmērīgi laika gaitā, tad visa taksonomija lielā mērā ir vienošanās, kas izriet no dažu iekšējo mezglu patvaļīgas izvēles kā taksonu definēšanas. Saistīta tēma, kas grāmatā detalizēti apspriesta, bet citā kontekstā, ir gēnu kopu salīdzināšana. Liela skaita, piemēram, akordiem raksturīgu gēnu esamība pierāda, ka ir gudri tos sadalīt taksonā. Īpaši pamācoši būtu aplūkot baktēriju evolūciju no šiem viedokļiem, kam vajadzētu būt tuvu autoram. Miksobaktērijas Myxococcus stipitatus augļķermenis Gļotādas sēnes Dictyostelium discoideum augļķermenis Runājot par evolūcijas modeļiem, būtu interesanti pieskarties strīdam par grupu selekcijas esamību, tas ir, atlasi, kas darbojas nevis atsevišķu indivīdu, bet gan radniecīgu indivīdu grupu līmenī. Šī teorija ir paredzēta, lai jo īpaši izskaidrotu altruistiskas uzvedības rašanos, bet vai ir iespējams bez tā iztikt? Labs modelis ir vienšūnu organismu altruistiskā uzvedība, kurai ir vairāki klasiski piemēri. Atsevišķas šūnas izsalkušajās miksobaktēriju un gļotu pelējuma kolonijās saslīd kopā un veido augļķermeņus (skat. fotogrāfijas), pēc tam tie, kas atrodas “vāciņā” veido sporas un aizlido labākas dzīves meklējumos, bet tie, kas paliek stublājā. mirst (Starp citu, miksobaktērijas ir baktērijas, un gļotu pelējums ir eikarioti, tas ir, tas ir arī labs konverģences evolūcijas piemērs, jo īpaši tāpēc, ka abos gadījumos signāla molekula ir cAMP). Līdzīgi dažos sporulējošos baciļos daļa izsalkušo kolonijas izdara pašnāvību, lai kalpotu par augsni otrai daļai un dotu viņiem laiku sporulācijai. Šajā gadījumā šūnas liktenis ir atkarīgs no viena proteīna koncentrācijas, kas ģenētiski identiskiem indivīdiem nejaušu iemeslu dēļ ļoti atšķiras (sal. diskusiju grāmatā par trokšņa lomu evolūcijā un stāstu par toksīnu-antitoksīnu). sistēma - atkal nedaudz citā kontekstā). Citās baktērijās līdzīgi mehānismi regulē bioplēvju veidošanos, luminiscenci, virulenci, celulozes noārdīšanos utt. Bet vienšūnu baktērijās šī uzvedība ir viegli izskaidrojama atsevišķu gēnu līmenī, jo vienas senču šūnas kolonijas ir klonētas ( ģenētiski identiski indivīdi no savtīgā gēna viedokļa ir tas pats indivīds, uz kuru iedarbojas atlase). Cik lielā mērā tas tiek pārnests uz daudzšūnu organismu līmeni, ir ļoti interesants jautājums.

Nobeigumā man jāsaka galvenais. Kuņina grāmata ir obligāta lasāmviela ne tikai bioinformātiķiem un evolucionistiem, bet, manuprāt, visiem biologiem. Faktiski tajā ir norādīta pētniecības programma, kuras dziļums ir salīdzināms ar klasiskajiem darbiem. Pat tie, kas labi pārzina Kuņina darbu un jau zina lielāko daļu no grāmatā izklāstītajiem faktiem un apsvērumiem, tajā atradīs daudz pamācības – pat tajā, kā šie apsvērumi ir apkopoti vienā attēlā, rakstīšanas stilā un teksta struktūra. Tie, kas ar to saskaras pirmo reizi, atklās jaunu domāšanas veidu par bioloģiju, kas neapšaubāmi ietekmēs viņu pašu pētījumus. Grāmata būs interesanta arī tiem, kas nav biologi, jo tā parāda evolūcijas zinātnes visprogresīvākās robežas.

1. Jevgeņijs Kuņins. Lietas loģika. M.: Tsentrpoligraf, 2014.
2. Deniss Tulinovs. Evolūcijas teorijas evolūcija. TrV-Nauka Nr.149, 11.03.2014.
3. Georgijs Ļubarskis. Trešā evolūcijas sintēze. Ķīmija un dzīve Nr.5, 2014, skatīt arī http://ivanov-petrov.livejournal.com/1 870 801.html.
4. Jurijs Maņins: "Mēs neizvēlamies matemātiku par savu profesiju, bet tā izvēlas mūs." TrV-Zinātne № 13, 30.09.2008 .
5. V.A. Uspenskis: "Matemātika ir humanitārā zinātne." TrV-Zinātne № 146, 28.01.2014 .
6. Jurijs Maņins. Matemātikas valodas vai valodu matemātika. TrV-Zinātne № 30, 09.06.2009.

Pieteikums

Tāpat kā jebkurā pārskatā, nevar iztikt bez nelieliem labojumiem un komentāriem. Šeit apkopoti nozīmīgākie.

Lappuse 43: " Cukerkandls un Polings... ierosināja molekulārā pulksteņa koncepciju: viņi paredzēja, ka noteiktas proteīna sekvences evolūcijas ātrums paliks nemainīgs (atkarībā no iespējamām svārstībām) ilgos laika intervālos, ja nebūs funkcionālu izmaiņu." Šķiet, ka patiesais stāsts ir nedaudz sarežģītāks un pretrunīgāks. Šeit ir citāts no Emīla Cukerkandla raksta “Hemoglobīna evolūcija” (krājums “Molecules and Cells”, M: Mir, 1966, oriģināls - žurnālā Zinātniskais amerikānis): «… Papildus šiem trim postulātiem es gribētu izvirzīt ceturto, daudz strīdīgāku postulātu. Pieņemu, ka tajos mūsdienu organismos, kas maz atšķiras no saviem senčiem, acīmredzami dominē polipeptīdu ķēdes, kas ir ļoti līdzīgas savu senču polipeptīdiem. Šādi organismi, sava veida “dzīvās fosilijas”, ir tarakāns, pakavs, haizivs un no zīdītājiem arī lemūrs. Acīmredzot daudzas šo organismu sintezētās polipeptīdu molekulas tikai nedaudz atšķiras no polipeptīdu ķēdēm, kuras pirms miljoniem gadu sintezēja to senči. Kāda ir šī postulāta nekonsekvence? Mēdz teikt, ka evolūcija prasīja tikpat daudz laika organismiem, kas šķita maz atšķīrušies no saviem senčiem, kā tiem organismiem, kuri bija ļoti mainījušies. No tā zinātnieki secina, ka bioķīmisko īpašību ziņā visām šīm "dzīvajām fosilijām" arī vajadzētu krasi atšķirties no saviem tālajiem senčiem. Manuprāt, maz ticams, ka atlases process saglabāja morfoloģiskās īpašības, bet mainīja pamatā esošās bioķīmiskās īpašības" Tomēr daļa no Cukerkandla turpmākajiem argumentiem, piemēram, homologo (tagad mēs teiktu "paralogo") hemoglobīna ķēžu diverģences laika aplēse, patiešām ir balstīta uz ātrumu noturību. Bet ne visi: lai izveidotu filoģenētiskus kokus, viņš izmanto principu, kas vēlāk kļuva pazīstams kā “lielākās taupības princips”: “ Viens no ķīmiskās paleoģenētikas principiem ir šāds: postulējot senču aminoskābju atlikumu, ir jāvadās no pieņēmuma, ka genomā ir mazākais mutāciju skaits, kas noveda pie tā aizstāšanas pēcnācēju polipeptīdu ķēdē.».

Lappuse 73: " Tipiskais laiks, kad homologos gēnos izzūd secību līdzība, ir salīdzināms ar dzīvības ilgumu uz Zemes" Man šķiet, ka šeit ir noskaidrošanas neobjektivitāte: ja daži proteīni mainās ātrāk, mēs vienkārši nevaram noteikt to attiecības; To īpaši norāda liels skaits proteīnu, kuriem ir vienāda telpiskā struktūra, bet secības, kas ir līdzīgas nejaušā līmenī. No otras puses, attiecībā uz homologiem, kuru atšķirības notika ļoti agri, mēs joprojām varam novērot atšķirības evolūcijas ātrumos, un tāpēc to līdzības dažādos laikos izzudīs.

Lappuse 120, par virsotņu pakāpju sadalījumu: “ Nejaušajiem grafikiem ir zvanveida Puasona sadalījums, un bioloģiskajiem tīkliem sadalījumu apraksta ar jaudas funkciju" Faktiski vairāki dokumenti ir parādījuši, ka spēka likumu sadalījumi slikti apraksta bioloģiskos tīklus. Fakts ir tāds, ka vēl nesen nebija statistikas testu, lai pārbaudītu hipotēzi par pakāpju likuma sadalījumu, un apgalvojumi tika izteikti ar acīm, pamatojoties uz taisnas līnijas segmenta klātbūtni sadalījuma funkcijā, kas attēlota dubultās logaritmiskās koordinātēs (sk. tabulu). 4-1, apakšējā labajā grafikā). Bet dubultās logaritmiskās koordinātas ir ļoti sarežģīta lieta; Gandrīz jebkurai patvaļīgi zīmētai monotoniski dilstošai funkcijai ar monotonisku atvasinājumu būs šāds vizuāli taisnas līnijas segments (ja vien šī funkcija nav īpaši konstruēta, lai atspēkotu šo apgalvojumu).

Apspriežot šūnu organellu endosimbiotisko izcelsmi (7. nodaļa), varētu būt vērts pieminēt, ka atšķirībā no mitohondrijiem hloroplasti radās vismaz divas reizes: amēbai ir primārais hloroplasts. Paulinella, un tā nav pie tuvākajiem radiniekiem un acīmredzot radās neatkarīgi no sarkano un zaļo aļģu priekšteča hloroplasta. Šķiet, ka agrīns gaidāmās hloroplastu iegūšanas stāvoklis ir novērots Euglenā, kurai var būt vai var nebūt simbiotiskas intracelulāras zilaļģes: sadaloties zilaļģes paliek vienā no meitas šūnām, bet otrā kļūst par plēsēju, līdz iegūst jaunu. (iepriekš brīvi dzīvojoša) cianobaktērijas . Vēl interesantāks ir jautājums par robežu starp organellām un sūcošo kukaiņu intracelulārajiem baktēriju endosimbiontiem, kuriem var būt ļoti mazs genoms, kas pēc izmēra ir salīdzināms ar organellu genomu (teiksim, genomu Carsonella ruddii, psillīda endosimbionts Pachypsylla venusta, kopā kodē 182 proteīnus un genomu Tremblaya princeps, viens no miltu bumbiņas endosimbiontiem Planokoks citruss, - 121 proteīns, tomēr iekšā Tremblaya princeps dzīvo vēl viens endosimbionts - Moranella endobija ar 406 proteīniem). Es domāju, ka kritērijs varētu būt kodolgenomā kodēto proteīnu eksports uz organellu.

Lappuse 234: " Vienīgās arhejas, kurās ir vairāk nekā 5000 gēnu, ir sastopamas starp mezofiliem(proti, daži Methanosarcina) , un līdz pat 20 procentiem no šiem genomiem ir salīdzinoši nesenas baktēriju izcelsmes gēni" Patiešām, baktēriju gēnu īpatsvars methanosarcīnā ir lielāks nekā citās arhejās, taču šķiet, ka šis novērtējums ir pārvērtēts. Tas ir ņemts no veciem dokumentiem (tūkstošgades sākumā), un šīs kļūdas iemesls ir tas, ka tajā laikā sekvencēto arheālo genomu skaits bija neliels. Attiecīgi, veicot meklēšanu datu bāzēs, daudziem gēniem tika atrasti baktēriju, bet ne arheoloģiskie homologi. Reproducējot šajos darbos izmantoto procedūru, ja to attiecinātu uz datu bankām, kas gadu gaitā mainās, redzams, ka baktēriju gēnu īpatsvars metanosarcīnos samazinās monotoni (sk. attēlu). Precīzāka procedūra filoģenētisko koku veidošanai “aizdomīgiem” gēniem rada aplēses par 6% (iesniegts Garusyants & Gelfand).

Horizontālā ass ir GenBank gads. Vertikālā ass ir aplēse par baktēriju izcelsmes gēnu īpatsvaru, kas horizontāli pārnesti genomos Methanosarcina(zaļš) un Methanosarcinales (sarkans)

1. Dias BG, Ressler KJ. Vecāku ožas pieredze ietekmē uzvedību un nervu struktūru nākamajās paaudzēs. Nat Neurosci. 2014. gads; 17(1): 89–96.
2. 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. Kompleksa epiģenētiskā pamata kartēšana iezīmes. Zinātne. 2014. gads; 343(6175): 1145-1148.
3. Gapp K, Jawaid A, Sarkies P, Bohacek J, Pelczar P, Prados J, Farinelli L, Miska E, Mansuy IM. Spermas RNS ietekme uz agrīnas traumas seku pārmantošanu pelēm. Nat Neurosci. 2014. gads; 17(5): 667–669.

Vēl viens šajā grāmatā piedāvātās jaunas sintētiskās evolūcijas teorijas aprises rašanās iemesls ir specifisks, zināmā mērā personisks. Es ieguvu augstāko izglītību un pabeidzu aspirantūras studijas Maskavas Valsts universitātē (padomju laikos), molekulārās virusoloģijas jomā. Mans doktora darbs ietvēra eksperimentālu poliovīrusa un saistīto vīrusu vairošanās pētījumu, kura niecīgo genomu attēlo RNS molekula. Es nekad nezināju, kā pareizi strādāt ar rokām, un arī vieta un laiks nebija vislabākais eksperimentiem, jo ​​pat visvienkāršākos reaģentus bija grūti iegūt. Tūlīt pēc doktora grāda iegūšanas mēs ar kolēģi Aleksandru Jevgeņeviču Gorbaļenju sākām citu pētniecības virzienu, kas tolaik daudziem šķita pilnīgi nezinātnisks. Tas bija "sekvences skatīšanās" — mēģinājums paredzēt proteīnu funkcijas, kas kodētas sīkajos vīrusu genomos (tie bija vienīgie tajā laikā pieejamie pilnīgie genomi), pamatojoties uz to aminoskābju veidojošo bloku secību. Mūsdienās ikviens var viegli veikt šādu analīzi, izmantojot ērtus programmatūras rīkus, kurus var bez maksas lejupielādēt no interneta; Protams, jēgpilnai rezultāta interpretācijai joprojām būs nepieciešama pārdomāšana un prasme (kopš tā laika šeit nekas daudz nav mainījies). Savukārt 1985. gadā praktiski nebija ne datoru, ne programmu. Un tomēr ar mūsu kolēģu programmētāju palīdzību mums izdevās izstrādāt vairākas diezgan noderīgas programmas (pēc tam mēs tās ierakstījām perfokartēs). Lielākā daļa analīzes tika veikta manuāli (vai, precīzāk, ar aci). Neskatoties uz visām grūtībām un dažām neizmantotām iespējām, mūsu pūliņi nākamajos piecos gados bija diezgan veiksmīgi. Mēs esam spējuši pārvērst šo mazo genomu funkcionālās kartes no lielā mērā neizpētītās teritorijas ļoti bagātās bioloģiskās funkcijas genoma kartēs. Lielākā daļa prognožu vēlāk tika apstiprinātas eksperimentāli, lai gan dažas no tām joprojām tiek īstenotas: laboratorijas eksperimenti prasa daudz ilgāku laiku nekā datoru analīze. Es uzskatu, ka mūsu panākumus noteica ļoti vienkārša, bet pārsteidzoši spēcīga evolūcijas bioloģijas pamatprincipa agrīna atzīšana: ja proteīna secībā tiek saglabāts atsevišķs motīvs ilgstošas ​​evolūcijas gaitā, tad tas ir funkcionāli svarīgs, un jo konservētāks tas ir. , jo svarīgāka ir funkcija. Šis princips, kas būtībā izriet no vienkārša veselā saprāta, bet, protams, stingri izriet no molekulārās evolūcijas teorijas, lieliski kalpoja mūsu mērķiem un, esmu pārliecināts, padarīja mani par evolūcijas biologu uz atlikušajām dienām. Es sliecos pārfrāzēt izcilā evolūcijas ģenētiķa Teodosija Dobžanska slaveno domu: "Bioloģijā nav jēgas nekam, izņemot evolūcijas gaismā" (Dobžanskis, 1973) - vēl tiešāk: bioloģija ir evolūcija.