Усложнение и самоорганизация жизни

[usermike]

Почитал топовые ветки этого раздела форума и у меня зародился вопрос, который несправедливо обходят стороной.

Вопрос о зарождении жизни на земле делят людей на две категории. Первая категория верит, что жизнь не могла появиться случайно. Вторая категория верит, что зарождение жизни было случайным. Те и другие группы приводят различные аргументы своих взглядов.

У меня возник вопрос приверженцам теории случайного зарождения жизни. Предположим, что вы правы и жизнь действительно возникла в силу целого ряда случайностей. Предположим, появилась первая клетка, способная к размножению. Пусть так. Но в природе присутствует еще и непонятный для меня закон усложнения живой материи.

Возьмем, к примеру, растения. Теоретически на Земле мог быть только один вид растения, имеющий подвиды, в зависимости от климатических условий. И это растение вполне могло бы преспокойно себе расти и размножаться множество миллионов лет. Но, как мы видим в реальности, природа создала не одно растение, а очень очень большое количество видов. Просто огромное. Зачем это нужно? Для продолжения жизни такого большого количества разнообразия не нужно. Но это есть. Точно также мы наблюдаем с насекомыми, морскими, сухопутными животными и т.д. Разнообразие огромно.

Из всего этого можно сделать вывод, что, по всей вероятности, в природе существует некий закон, некое "намерение" природы, усложняющий организацию всего живого. Зачастую, неоправданно усложняющий. Например, наш с вами разум, я полагаю, это излишнее усложнение. Для нашего размножения и успешного существования разум вовсе не обязателен. Мир животных тому доказательства. Более того, наш разум в будущем может стать причиной нашего вымирания.

Это усложнение невозможно объяснить эволюцией, потому что в этом случае было бы минимум видов. Но видов живых существ - море.  Почему?

[alex_semenov]

Все так же энтропия. Но в приложении к коду.
Код "портится", мутирует. Не всякая порча приводит к фатальному результату. Появляется видовое разнообразие.

Жизнь это код (цифровой план) реализующийся в виде аналогового фенотипа (организма).
Жизнь  перекресток двух миров. Виртуального мира кода и его физической реализации, воплощения.



Усложняется ли жизнь?
Вопрос все еще более чем спорный.
Но есть бесспорное явления.
Код однозначно удлиняется.
И механизм этого удлинения очевиден. У вас есть полезный ген  G, если вы будете иметь два GG или три GGG гена в генокоде, который производит что-то полезное для организма, то увеличивая число копий, вы таким вот дублированием обеспечиваете свой организм более надежным источником пользы (которую производит этот ген). Если мутирует одна копия, остальные сохнарятся. То есть механизм обеспечивающий удвоение (утроение, умножение) генов  - вполне себе полезный механизм. Видимо тот организм который его изобрел (если он не был изначально) вытеснил все остальные.
То есть он у ЛУКИ был точно!
Другое дело, что бесконечно удлинять геном, видимо тоже нельзя (в геноме человека, говорят 2 метра ДНК). То есть этот механизм в конце коноцв уперся в предел своей эффективности.  Я думаю что вот такое умножение генов работало активно только на какой-то ранней стадии эволюции жизни.
Логика очевидна и проста (даже идиотская). Делаем массу копий полезных генов! Чем больше, тем лучше!
Но вот что получается потом. Если у вас есть три копии GGG и вот одна копия мутировала в ген R. GGR .Другие копии все равно производят полезный продукт. R может оказаться бесполезным (мусорным) а может оказаться и полезным. Новым свойством.
Вот вам и новый вид.
То есть, по всей видимости самая ранняя жизнь занималась исключительно дублированием полезного, первоначального кода, защищая себя от мутаций. Но в итоге ее код быстро достиг некого предела (для архей и прокариотов) и… оказался забит всяким мусором, который и породил многообразие видов.

По сути, речь идет о концептуальной ошибке программиста (или даже проектировщика жизни) на самой ранней стадии.

Жизнь так устроена что просто "расползается" на виды.

[ВадимZero]

Это усложнение невозможно объяснить эволюцией, потому что в этом случае было бы минимум видов.

Знатоков эволюции все больше...

[usermike]

Спасибо за ответ, alex_semenov. Меня несколько смущает сам факт присутствия такого механизма, который Вы изложили. По большому счету конечная цель любого вида - не умереть. То есть, появиться на свет и дать потомство. На этом - все. Таким образом, вид должен всего лишь только быть адаптирован к окружающей среде. Но на практике мы видим, что этим дело не ограничивается и природе мало простого выживания. Ей еще нужно разнообразие. Удивительно.

[ВадимZero]

Но на практике мы видим, что этим дело не ограничивается и природе мало простого выживания. Ей еще нужно разнообразие.

Разнообразие возникает само собой, в процессе отбора.

[usermike]

Разнообразие возникает само собой, в процессе отбора.

+++++

Отбора из множества, Вадим. Вопрос - что за механизм, создающий это множество.

[ВадимZero]

Отбора из множества, Вадим. Вопрос - что за механизм, создающий это множество.

Каждый организм приспособлен к свое среде обитания. А среды эти разнообразны, многочисленнны. Потому и виды многочисленны.

[usermike]

Каждый организм приспособлен к свое среде обитания. А среды эти разнообразны, многочисленнны. Потому и виды многочисленны.

Мысль ясна. Но не кажется ли Вам, Вадим, что видов слишком много даже в одинаковой среде? Возьмите, например, мир насекомых. Их число видов просто невообразимо.

[Nucleosome]

Из всего этого можно сделать вывод, что, по всей вероятности, в природе существует некий закон, некое "намерение" природы, усложняющий организацию всего живого.

нет, такого закона нет - сложность получается сама собой - Алекс Семёнов уже упомянул мутации, ВадимЗеро - отбор - так вот сложность и есть следствие этих двух. я тоже когда-то задался таким вопросом и в итоге пришёл к следующему - механизм создающий и сложность и разнообразие - это конкурнеция и анатагонизм - то есть - скажим некий жучёк ест некое растение, растение вырабатывает нечто чтобы он его ел меньше и в итоге уходит в разработке этого так далеко, что перестаёт скрещиваться со своим предком, или он вообще вымирает - новые образцы растут лучше и вытесняют, но и жучёк не стоит на месте - он тоже хочет кушать и в итоге у него появляется нечто, что позволяет ему избегать приспособления растения. но растение опять недовольно. и так далее - разделение на шаги тут конечно условно, но каждый из них в принципе может давать новый вид. старые не обязательно вымирают, поскольку могут найти себе место где на переферии - ведь присобления тоже имеют цену и возможно есть места, где их поддержание не оправдывается. в итоге и получается такого высокое разнообразие.

Например, наш с вами разум, я полагаю, это излишнее усложнение. Для нашего размножения и успешного существования разум вовсе не обязателен.

совершенно необходим - у нас просто нет ничего другого чтобы помогла нам выжить.

[ВадимZero]

Мысль ясна. Но не кажется ли Вам, Вадим, что видов слишком много даже в одинаковой среде? Возьмите, например, мир насекомых. Их число видов просто невообразимо.

Причин для этого может быть много. К примеру к одной и той же среде можно приспосабливаться по разному. Спасаться от хищников можно по разному, кто то быстро бегает, плавает, кто то искусно прячеться. Эволюционируя вдоль какой то стратегии присобления, организм создает свои специфические видовые признаки. Другая причина в миграции организмов по средам обитания, туда и обратно. Возвращение обратно в старую среду, не гарантирует полного возвращения старых признаков, вид несет груз опыта прошлого, а потому в одной речке может быть много видов рыб похожих друг на друга, но имеющие какие то отличия(груз прошлой эволюции) И самое главное, появление новых видов, само по себе усложняет экосистему. Разнообразие так сказать провоцирует разнообразие. Скажем появление нового хищника, ведет к появлению новых видов которые к этому хищнику приспосабливаются.

[Balancer]

У меня возник вопрос приверженцам теории случайного зарождения жизни.

Неправильный это термин. Намекает на хаос и никакую вероятность самозарождения. В то время, как в нашей Вселенной очень жёсткие и очень ограничивающие вариативность законы. Которые и позволяют надеяться на практически неизбежность самозарождения жизни в определённых условиях. Если из Москвы выехать в случайном направлении на тракторе, то вероятность доехать с закрытыми глазами до Владивостока ничтожна. А вот если выехать на поезде, по рельсам, то вероятность будет малой (стрелками мы тоже не управляем), но разумной.

Так что в вопросе самозарождения жизни лучше выкидывать эпитет «случайный».

Пусть так. Но в природе присутствует еще и непонятный для меня закон усложнения живой материи.

Природа любит усложнять без всякой отсылки на живую материю. Из хаоса элементарных частиц и атомов формируются звёзды. В хаосе звёздной материи начинается термоядерная реакция, порождающая как сложные элементы, так и сложные энергетические потоки. Из остатков первичных звёзд формируются очень упорядоченные планеты, на которых, купающихся в энергии других, не менее сложных звёзд, начинается масса ещё более сложных процессов. Турбулентность, вихри, формирование сложных химических соединений… Да посмотрите на получающиеся естественным путём кристаллы. На пресловутые гексагоны земных океанов и Сатурна. Вопрос о направлении развития в сторону усложнения сразу отпадёт. И кто сказал, что синтезом РНК и появлением реакций их самовоспроизводства дело ограничится? Следующая стадия — более-менее устойчивые воспроизводящиеся по структуре конгломераты. Затем — их изоляция от окружающей среды. Возникновение оболочек, ядер, хранящих информацию для воспроизводства. Слияние отдельных образований в сложные комплексы… Всё это звенья одной цепи, все элементы которой сегодняшней наукой прекрасно объяснимые и в массе своей на моделях воспроизводимые.

Но, как мы видим в реальности, природа создала не одно растение, а очень очень большое количество видов. Просто огромное. Зачем это нужно?

Генетические алгоритмы (я специально не ацентирую внимание на жизни) захватывают все возможные и не срезаемые жёстко фильтром комбинации. Тут нет какой-то цели или необходимости. Чистая математика.

Это усложнение невозможно объяснить эволюцией, потому что в этом случае было бы минимум видов. Но видов живых существ - море.  Почему?

Потому что эволюция (опять же, алгоритмически, без привязки к земной жизни) не имеет цели. Она порождает любые возможные сочетания и выживают все, что в состоянии удержаться в своей нише.

[Balancer]

Таким образом, вид должен всего лишь только быть адаптирован к окружающей среде. Но на практике мы видим, что этим дело не ограничивается и природе мало простого выживания. Ей еще нужно разнообразие.

Разнообразие природе «не нужно». В природе много разных условий и в разных условиях выживают разные формы. Поскольку никакой цели у эволюции нет, то выживают все, кто не умирает. Независимо от разнообразия.

[Balancer]

Возьмите, например, мир насекомых. Их число видов просто невообразимо.

В условиях их существования огромное плато выживания. Мелкие изменения не приводят к сколь-нибудь значительному изменению давления отбора. Поэтому выживают многие виды. Отсюда — разнообразие. Но это плато при всей ширине, всё же, ограничено. Например, нет насекомых массой в несколько килограммов или нет насекомых с терморегуляцией. Потому что в тех областях, где эти особенности могли бы быть востребованы, насекомые вытесняются более совершенными видами. А так, где они подходят — вариативность очень большая.

[Проходящий Кот]

Каждый организм приспособлен к свое среде обитания. А среды эти разнообразны, многочисленнны. Потому и виды многочисленны.

Мысль ясна. Но не кажется ли Вам, Вадим, что видов слишком много даже в одинаковой среде? Возьмите, например, мир насекомых. Их число видов просто невообразимо.

А у вас что, есть мера? Сколько много и сколько достаточно?
 

[Balancer]

К примеру к одной и той же среде можно приспосабливаться по разному. Спасаться от хищников можно по разному, кто то быстро бегает, плавает, кто то искусно прячеться.

Более того, тут начинается даже элементарно взаимное влияние видов в рамках одних условий. Скажем, «прятаться» изначально бесполезно, хищник найдёт. Но появляются «убегающие», хищники больше концентрируются на них и появляется ниша для «прячущихся». Пока хищники гоняются за убегающими, им недосуг будет заниматься поиском. И тут же порождается новая ниша — для медленных, но «чувствительных» хищников, которые хорошо ищут… И так далее экспоненциально.

[alex_semenov]

Спасибо за ответ, alex_semenov. Меня несколько смущает сам факт присутствия такого механизма, который Вы изложили. По большому счету конечная цель любого вида - не умереть. То есть, появиться на свет и дать потомство. На этом - все. Таким образом, вид должен всего лишь только быть адаптирован к окружающей среде. Но на практике мы видим, что этим дело не ограничивается и природе мало простого выживания. Ей еще нужно разнообразие. Удивительно.

Если хорошенько присмотреться, то у организма цели нет. Организм - временное пристанище для БЕССМЕРТНЫХ генов. Цель (в смысле самоссылающаяся петля) есть у генов. У виртуальных букв.
В дискретном мире символов, если у вас есть буква A, то это всегда буква А. Как бы вы ее не записали (носитель может меняться, смысл сохраниться). Виртуальный дискретный мир совсем не похож на мир реальный, аналоговый, физический. Это разные миры с разными законами.
В физическом, реальном мире НЕВОЗМОЖНА самоссылка. Не возможна рекурсия (а я добавляю и не возможна вообще никакая информация. Информация возможна только в дискретном мире). Именно потому что там ничто не идентично ничему. Зато там есть континуум, чего нет в виртуальном мире. Еще и еще раз. Жизнь это имен перекресток двух разных миров. Это не красивая метафора.
Так и есть.
Так вот. Цели имеют именно гены. Виртуальные слова из четырех букв A,G, С, T. И цель этих букв проста - существовать путем переписывания на новый носитель вечно. Повторяться, повторяться, повторяться… и так до бесконечности.
А организм - временное вместилище. Машина выживания генов.

Суть в чем? Множество генов пользуются одной машиной. То есть, с самого начала гены вынуждены кооперироваться и здесь сразу же работает принцип "один за всех и все за одного". То есть жесткая социальная структура.
Для спасения всех можно некоторыми и пожертвовать.
Я не знаю додумались ли до этого генетики но среди генов, хотя бы высокоразвитых организмов (эвкаритических клеток например)  должна быть очень мощная иерархия между генами.
Они наверняка не равные.
То есть должны быть гены-аристократы, которые очень хорошо защищены от мутаций, должны быть попроще, а должны быть вообще изгои. Те же мусорные гены, наверняка являются первыми, кто открыт всем мутациям насвете.
Вам известно, что мутации случаются очень часто. Приметно 1 на 1000 репликаций. Даже если вы создадите идеальный механизм репликации, у вас будут мутации при хранении информации. Даже у прокариот мощнейший механизм репарации ДНК (ремонта восстановления ошибок).А сам механизм репарации (осуществляемый особыми белками) в общем то зависит от общего состояния организма. Если организм голодает, в критической ситуации, механизм репарации начинает сбоить. То есть организм как бы САМ запускает механизм мутации. Как гомеостат Эшби (слышали о таком? Погуглите, если не в курсе) что бы адаптироваться к новой среде.
Я не удивлюсь, если в этот механизм не так все  прост. Если окажется что в плохие времена  плохо репарируются не все участки ДНК, а в первую очередь  те где находятся мусорные. То есть первыми страдают "холопы", если ситуация не улучшилась - дворяне, ну, а если совсем худо (например мощный фон радиации) то уже и цари (вот тогда появляются животные с пятью ногами, двумя головами…).

То есть. Мы имеем своего рода государство генов. Все гены хотят жить вечно. Но некоторые более достойны жить вечно чем другие, поэтому "государство генов" с легкостью скармливает холопов во имя выживания королей (и вообще всего "общества"). Так и появляются НОВЫЕ ВИДЫ.

Особо надо отметить. Термин "гены хотят жить вечно" -  это очень специфический оборот речи. Гены это буквы. Они ничего не хотят.  Но эти буквы через организм как бы ссылаются сами на себя: так появляется петля "хотения жить вечно".
Здесь нет психологии. Здесь голое программировании.
Рекурсии. Хофштадтеровская петля.
Цель жизни - жить.
У кого нет такой цели - не жизнь.

Почитайте Докинза "Эгоистичный ген".
И кстати, когда сюда придут настоящие биологи (скажем Нуклеосома), вполне возможно он все сказанное мною отметут. Они скажут, что не все так просто как я описал и … начнут путать, путать, путать… Наводить тень на плетень. Реальные обильные знания (коих в биологии море и маленький океан) они вынуждены подгонять под свои крайне куцые (некогда было им!) бессистемные представления в физике и математике (информатике). Хуже них в этом смысле только медики.
Так что наслаждайтесь пока что простотой и ясностью идей от программиста. Я не биолог. Я программист. То есть математик. И очень рад этому.


Нуклеосома, я надеюсь вы понимает что наезд на вас, биологов - это всего лишь ирония? Но именно ирония! В каждой шутке лишь доля шутки!

[usermike]

Более того, тут начинается даже элементарно взаимное влияние видов в рамках одних условий. Скажем, «прятаться» изначально бесполезно, хищник найдёт. Но появляются «убегающие», хищники больше концентрируются на них и появляется ниша для «прячущихся». Пока хищники гоняются за убегающими, им недосуг будет заниматься поиском. И тут же порождается новая ниша — для медленных, но «чувствительных» хищников, которые хорошо ищут… И так далее экспоненциально.

Вот этот момент я и упустил. Вы правы, Balancer.

Спасибо всем за участие.

[vsevolodson]

Вопрос о зарождении жизни на земле делят людей на две категории. Первая категория верит, что жизнь не могла появиться случайно. Вторая категория верит, что зарождение жизни было случайным. Те и другие группы приводят различные аргументы своих взглядов.

Случайностей не бывает. Бывают плохо распознанные закономерности.

У меня возник вопрос приверженцам теории случайного зарождения жизни.

Где вы такую теорию видели? Есть лишь гипотеза абиогинеза, но она не является теорией. Да ещё и не имеет ничего общего со случайностью.

Предположим, что вы правы и жизнь действительно возникла в силу целого ряда случайностей.

Ага, теперь понятно. Значит вы просто плохо читали про гипотезу абиогинеза и ничего не поняли.

[Balancer]

Случайностей не бывает.

Эйнштейн тоже так считал. И до самой смерти искал скрытые переменные. «Бог не играет в кости». Но уже с середины прошлого века уже практически никто в вероятностной природе квантового уровня не сомневается. Так что у нас вся Вселенная на случайностях построена Другое дело, что суперпозиция этих случайностей даёт высоко вероятные, практически достоверные закономерности

[vsevolodson]

Но в природе присутствует еще и непонятный для меня закон усложнения живой материи.

Нет такого закона. А есть законы, приводящие к усложнению в том числе и неживой материи. Водяные пары в атмосфере вдруг выхоядт из своего равновесного состояния и превращаются в снежинки со сложным, упорядоченным узором, выглядящим так искуственно. Боженька старается - энтропия понижается? Нет. Энтропия растёт на самом деле, ибо тепло сливается и рассеивается и система переходит в более равновесное состояние (в целом), несмотря на образование столь интересных структур.