Справочник автора/Теория эволюции/Барьеры и скачки

Материал из Posmotre.li
Перейти к: навигация, поиск
« Я тут погуглила королевскую цаплю. Это что за говно пернатое? Этот момент, когда тебя бомбит с эволюции птиц. ЭТО ПЛОХАЯ ПТИЦА, ПЕРЕЭВОЛЮЦИОНИРУЙТЕ. »
— С Баша
« Если ген Б зависит от гена A, то ген А должен быть полезен сам по себе и очень широко распространиться в генофонде, прежде чем Б сможет предоставить преимущество при размножении. Когда ген Б распространится на всю популяцию, может появиться зависящий от него вариант А*, затем В, зависящий от А* и Б, затем Б*, зависящий от В, и так далее. И получившийся механизм перестанет работать, если выдернуть из него хоть один винтик. Но всё это происходит маленькими шажками. Эволюция не забегает вперёд, она никогда не начнёт продвигать ген Б заранее, в расчёте на то, что позже ген А появится у всех. »
HPMoR
.

У эволюции есть одна интересная черта: барьеры бывают. Скачков — нет. Всё, что требует одновременной и сложной переделки, эволюцией не преодолевается никогда.

В смысле, вообще никогда.

Вот просто посмотрим: допустим, у нас есть некий орган. Он устроен катастрофически плохо, и едва обеспечивает выживание. Есть два варианта: чуть-чуть его подправить, например, выработать какой-то гормон, который им будет управлять (периодически разлаживаясь и убивая организм-другой), или выработать вместо него другой орган, изначально свободный от недостатка. Что выберет эволюция? Конечно, «костыли», потому что они дадут преимущество в следующем же поколении. Орган же, на ранней стадии не приносящий пользы и только после длительной эволюции способный заменить «ошибку» полностью, будет отвергнут с недальновидностью «эффективного менеджера», который максимизирует прибыль в ближайшем квартале, а там хоть банкротство, хоть суды, хоть трава не расти.

Как правило, это ведёт к злостным несовершенствам, таким, как глаз млекопитающего — тот самый, у которого «провод не с той стороны воткнут» (некоторым самостоятельно развившим зрение организмам повезло намного больше). Перевернуть его — это не один-два мутантных гена. Это целая конструкция, которую надо «переэволюционировать заново», как в известной шутке про королевскую цаплю. Говоря понятным айтишнику языком, эволюция, как простая градиентная оптимизация, падает в локальный экстремум и выбраться из него в принципе не может.

  • Самым характерным примером, не относящимся к вопиющим дефектам (про них есть отдельная статья, включающая также дефекты, вызванные иными причинами), является число конечностей у любых мало-мальски сложных животных. Как бы ни было с ними неудобно, их ровно четыре (иногда редуцировавшиеся, но вполне обнаружимые). Развить лишнюю пару? Никак. Безумное количество белковых маркеров, «размечающих» эмбрион на зоны «строительства», завязаны друг на друга настолько жёстко, что задача постепенной замены генов не имеет решения (и это ещё дрозофила! Элементарная по устройству). Все животные приспособились к тому, что есть. Ну, и второй пример, конечно, число шейных позвонков у млекопитающих, которое такая же константа.
  • Из более эпичного — возвратный гортанный нерв. Иннервирует гортань, но происходит от архаичного организма рыбы и поэтому проходит под аортой. Т. е. тянется из мозга до сердца, проходит под аортой и возвращается обратно в шею. Эволюция не может совершить «скачок» и «спрямить» его, потому что для этого потребуется или слаженная мутация десятка генов сразу, причём всех в нужную сторону (как те обезьяны за машинками, которым бы хотя бы первую строчку из «Войны и мира» напечатать), причём во всей популяции (расхождения в наборе приведут, скорее всего, к отсутствию этого нерва вообще), или потребуется его вообще потерять (а преимуществ на этой стадии это не даст — это мягко говоря), а потом развить заново уже «по-правильному». Нечто подобное наблюдалось с разными вариантами цветового зрения (чувствительность к разным цветам утрачивалась за ненадобностью, а затем, когда снова потребовалась, вырабатывалась по-другому — иногда лучше, иногда хуже).
  • Если пишете про генную инженерию — первое, что она даёт, это преодоление такого рода барьеров (вероятнее всего, с потерей скрещиваемости). Если в биосфере земного типа покопался разумный Творец (Предтечи, исчезнувшая цивилизация, достаточно развитые инопланетяне) — ксенобиологи быстро поймают его за руку по таким артефактам. О том, что ГИ — это не «а давайте добавим ему крылья и возможность дышать азотом», тут уже говорилось. Так вот, достаточно развитая ГИ будет больше похожа на подбор ключа к невероятно сложному шифру или решение колоссальной системы уравнений, направленных на то, чтобы просто-напросто подобрать нужный набор белков-триггеров, которые дадут нужную технологию постройки нужного организма. И это ещё надо понять (или сдуть откуда-нибудь), как должен функционировать нужный организм! И, конечно, готовый код сдуть не получится иначе чем для элементарных случаев (которыми человечество занимается в настоящий момент).
  • Как ни поразительно, но даже самые примитивные яйцекладущие млекопитающие, ехидны и утконосы, не так уж и примитивны, как может показаться на первый взгляд. Да они откладывают яйца, но не такие, как птицы и рептилии. Яйца развиваются внутри самки дольше, чем при высиживании, и растут в яйцеводах примерно так же, как зародыш внутри матки; имеются близкие пред-аналоги и зародышевых оболочек, и даже плаценты. Как выяснили генетики, многие важные для функционирования плаценты гены млекопитающие не развили в ходе эволюции, а получили от т. н. ретровирусов, встроившихся в геном их древних предков. А вот предкам однопроходных не повезло, и они не смогли пробить этот эволюционный барьер. Есть веские основания считать, что эти гены общие предки сумчатых и плацентарных получили, ещё будучи яйцекладущими, разделились, только-только перейдя от яйцекладок к яйцеживорождению, и уже порознь развили живорождение.
    • Но возник новый барьер — изначально питательные вещества поступали зародышу через плаценту методом диффузии в небольших количествах, что очень ограничивало сроки беременности и размер зародыша. Ретровирусы помогли ещё раз — и у предков плацентарных работа иммунной системы зародыша и матери была синхронизирована так, что это позволило кровеносным сосудам врастать через плаценту. В итоге у плацентарных появилась возможность рожать крупных и развитых детенышей и исчезла надобность в выводковой сумке.
    • У сумчатых де-факто рождаются неразвитые полуличинки длиной максимум 1-2 см, но с чрезмерно развитыми сосательными мышцами, так как до полугода и более они не способны ни к чему, кроме как сосать молоко. Излишнее их развитие сильно сдерживает рост мозга.
    • Однопроходные также вылупляются мелкими, но обходят этот барьер отстойным способом — просто потеряв сосательные мышцы и сухожилия. Их детёныши — не сосуны, а лизуны. Это, конечно, негигиенично, и поэтому их молоко до упора насыщено бактерицидными веществами, зато ехидны и утконосы по размеру и сложности мозга опережают всех сумчатых и даже самых примитивных плацентарных.