Детерминированность эволюции морфогенеза

[Kosmogen]

До открытия жизни на других землеподобных планетах ещё далеко, но предположим что со временем мощность компьютеров возрастёт настолько, что станет возможным смоделировать процесс эволюции. Если запустить несколько эволюционных "шахматных партий" на разных компьютерах, не придут ли они в итоге к одним и тем же результатам, с небольшими нейтральными вариациями фенотипа?

Если концом подобной «шахматной партии» считать появление разума, способного к технологическому развитию и выходу в открытый космос, то для этого, видимо, надо лишь правильно подобрать: 1) игроков, 2) правила игры, 3) место 4) время и 5) погодные условия при проведении соревнований.

Итак:
1). Не считая креационизм чем-то заслуживающим какого-то серьёзного внимания сегодня можно считать биогенез живой материи из неживой вполне научно обоснованной и практически доказанной теорией. Иначе на сцену выходит его величество интеллигент Конструктор. Так чта начинать можно даже с простейших одноклеточных форм, но надежнее делать ставки на многоклеточных. То есть полная свобода - возможны любые игроки.
2) Правила игры должны быть как можно проще – все средства хороши на благо продления своего рода и достижения цели (выигрыша партии) – захват благоприятных территорий с необходимыми материальными и энергетическими ресурсами, подавление или уничтожение конкурентов, группировка ради повышения эффективности действий, перестройка организмов для хитроумного решения тактических и стратегических задач приспособленчества и т.д.
3) Место  - на землеподобной планете 0.5-5 масс Земли в обитаемой зоне звезды, находящейся  на главной последовательности, в основном типов F…G…K, так как прочие разные, голубые и  красные, гиганты и карлики, не внушают оптимизма и доверия.
4) Время – матч можно скорее всего начинать не ранее, чем через 1-2 млрд. лет после того как вспыхнет солнце (успокоится, утрясется обстакановка и появятся разнообразные формы организмов), а продолжительность по большому счету ограничена временем жизни звезды.
5) Погодные условия на планете – то постоянны, то переменны, со сценой развернутой на суше и на море. Естественно с неизбежным выходом в конце концов тунцов на сушу, так как столь важный признак технологичности цивилизации как огонь, как известно, в воде не горит. Заменить его там нечем. Для красоты сцены огромная Луна крайне необходима.

В таком вот ключе за 2-3 миллиарда лет из мухи легко можно сделать слона, а из слона – человека, ушастого и с длинным хоботом! Надо лишь верно подобрать параметры эволъюции. 

[naxnax]

Что, если ограничения эмбрионального развития с одной стороны и факторов среды с другой могут приводить только к очень ограниченному набору решений? Может быть даже к одним и тем же решениям?

не знаю как уж там решения, но...
Мир ящеров содержал тот же набор видов по функциям. Нишу дельфинов занимали ихтиозавры. Нишу морских тюленей - плезиозавры. Жирафы - всякие там бронтозавры. И так далее. В мире млекопитающих ещё не хватает ряда ниш для великанов, а так видимо всё было в порядке. Поэтому эволюционное разнообразие скорее определяется геологией, плотностью атмосферы, протяженностью морей, всем тем что определяет возможности растительного мира, на котором выстраивается мир животных.

[naxnax]

Разумные существа отличаются от неразумных способностью изменять окружающую среду.

Ну например муравьи, термиты, пчёлы, осы преобразуют среду для своего обитания.
При изменении климата в глобальном масштабе мигрирующие животные вероятно способны  запускать скрытые программы поведения.
Вот пример медведей-гризли. С потеплением арктических зон они начали выходить в область белых медведей и покрывать белых самок - появился гибрид белый гризли. По-моему всё это разумно.
Так что разум не властвует над природой, но является её продолжением.

[naxnax]

Если, скажем, человек вымрет, то следующими могут стать потомки бабуинов или шимпанзе, снова освоивших прямохождение.

Никогда! Природа не производит излишества. Так если шимпанзе не является разумным, то ему достаточно того что в наличии. Причина разумности - экстремальное выживание. В эти условия попадают самы разные виды, и каждый имеет шанс. Каждый вид стоит на пути универсализации своих способностей к приспособлению, но каждый идёт своим путём. Грубо говоря, кто-то возлагает надежды на силу, кто-то на ловкость, кто-то на хитрость, и кому то из них повезёт. Поэтому бабуинам может никогда не повезёт, а повезёт дельфинам. Если тут вообще можно говорить о везении, а не о проклятии. Проклятие разумом - а что очень таки готично. 8=)

[Klapaucius]

5) Погодные условия на планете – то постоянны, то переменны, со сценой развернутой на суше и на море. Естественно с неизбежным выходом в конце концов тунцов на сушу, так как столь важный признак технологичности цивилизации как огонь, как известно, в воде не горит. Заменить его там нечем. Для красоты сцены огромная Луна крайне необходима.

На мой взгляд целиком лишний пункт. Он незаслуженно отсекает, по всей видимости, большинство (может даже подавляющее) обитаемых миров от возможности развития разума.
Наличие океана - главнейший признак из мыслимых для землеподобной эволюции. Сейчас считается, что в Вселенной очень много водных океанов (даже в нашей солнечной системе несколько), но сравнительно мало суши. Это касается как "Европ", так и водных гигантов (с массой слегка за земную, а в ряде случаев просто более холодных и тоже с ледяной коркой). Даже на Марсе некоторые предполагают наличие подпочвенных морей.
Да, наша водная жизнь выглядит беднее, чем сухопутная (впрочем довольно спорный вопрос, как по качеству, так и по количеству). И сосредоточена в основном в прибрежной зоне и локально на дне, можно сказать в оазисах; вся остальная толща выглядит почти пустой. Хотя опять-таки, и по воздуху довольно мало биомассы летает. К тому же многие считают, что крайне важен фотосинтез, переработка прямого излучения от звезды, которое до таких чужих океанов часто не доходит. Но вот справедливо ли наш единичный опыт (особенно аргумент про огонь нравится ) распространять на всё? Вполне возможно, что зарождение цивилизации не в океане (пусть речь идёт даже только о верхних слоях и дне) - сравнительно редкое явление.

[Olweg]

Мне кажется, количество форм разумных существ ограничено, но оно явно больше единицы

Хочется надеяться... Однообразие угнетает

В таком вот ключе за 2-3 миллиарда лет из мухи легко можно сделать слона, а из слона – человека, ушастого и с длинным хоботом! Надо лишь верно подобрать параметры эволъюции. 

А в природе их никто специально подбирать не будет. На Земле за без малого полмиллиарда лет из мухи слон так и не получился

Мир ящеров содержал тот же набор видов по функциям. Нишу дельфинов занимали ихтиозавры. Нишу морских тюленей - плезиозавры. Жирафы - всякие там бронтозавры. И так далее.

Но по внешнему облику отличались довольно сильно. Аналогии можно и в мире насекомых найти. Медведки - кроты, бражники - колибри, жужелицы - волки, тли - коровы. Муравьи, соответственно, люди. Сходство экологических ниш ведёт к сходным функциям. Вопрос в том, исчерпывается ли многообразие возможностей земным примером или могут быть ещё варианты, как много и насколько отличные. Пока всё эти рассуждения, конечно, почти на уровне фантазий.

Вот ещё на Элементах нашёл:
"Международная группа ученых сообщила о прочтении генома ланцетника. Сравнение генома этого примитивного представителя типа хордовых с геномами других животных подтвердило гипотезу, согласно которой на заре эволюции позвоночных одна за другой произошли две полногеномные дупликации, что привело к учетверению всего генома. Резко возросшая избыточность генома открыла небывалые возможности для эволюционного «творчества»."

То есть всё таки сыграла роль случайность. Начальные возможности имеют большое значение. У птиц, например, размер генома существенно меньше, чем у млекопитающих, и это может сильно ограничивать их морфологическое разнообразие.

[Olweg]

Причина разумности - экстремальное выживание. В эти условия попадают самы разные виды, и каждый имеет шанс. Каждый вид стоит на пути универсализации своих способностей к приспособлению, но каждый идёт своим путём. Грубо говоря, кто-то возлагает надежды на силу, кто-то на ловкость, кто-то на хитрость, и кому то из них повезёт. Поэтому бабуинам может никогда не повезёт, а повезёт дельфинам. Если тут вообще можно говорить о везении, а не о проклятии. Проклятие разумом - а что очень таки готично. 8=)

Согласен В общем-то, очевидно, что интеллект со временем в биосфере увеличивается. Сто миллионов лет назад животные в среднем были тупее, чем сейчас, а в каменноугольный период тем более. Но эволюция интеллекта человека - это отдельный процесс. Он как бы продолжает общую экспоненту, но с очень большой погрешностью. Любой другой "мозговитый" вид можно так же сделать разумным и сказать пост фактум, что это было закономерно. Но это не объяснение. Для запуска процесса поумнения нужен специфический набор параметров-катализаторов. Австралопитеки очень долго ходили на двух ногах с обезьянними мозгами и не думали развиваться в интеллектуальном плане. Пока не появились (возможно, случайно) чуть более умные хабилисы. И вот дальше уже пошёл необратимый процесс. Значит ли это, что был пройден какой-то порог разумности? Или сочетания разумности, социальности и способности к изготовлению орудий? Не очень пока ясно.

[omnidroid]

Законы физики везде одни и те же, фундаментальные чисто инженерные проблемы и задачи, которые надо решить организмам в ходе эволюции, также одинаковы, ну и, понятное дело, внешние условия для них для всех равны, так что было бы странно, если бы был большой простор для творчества.

Вот люди например не придумали пока лучшего средства передвижения по суше, чем автомобиль с ДВС и колёсами. Хотя поди ж ты, мы ведь разумные, нам ведь всё по плечу.

Хотя вариант с размером генома, кажется, вносит элемент случайности. А ну как он бы когда-то не учетверился, а, там, удесятерился? Устадвадцативосмерился?

Интереснее внешние факторы, условия на конкретной планете. Как изменились бы приоритеты в эволюции, если бы гравитация была меньше или больше, атмосферное давление было меньше или больше...

[omnidroid]

Для запуска процесса поумнения нужен специфический набор параметров-катализаторов. Австралопитеки очень долго ходили на двух ногах с обезьянними мозгами и не думали развиваться в интеллектуальном плане. Пока не появились (возможно, случайно) чуть более умные хабилисы. И вот дальше уже пошёл необратимый процесс. Значит ли это, что был пройден какой-то порог разумности? Или сочетания разумности, социальности и способности к изготовлению орудий? Не очень пока ясно.

По мне, так это мог быть переход от пассивных реакций к активным.
Т.е. жили-были себе люди, и жили они так - "хочу жрать - пойду поохочусь", "нападает хищник - буду убегать", и т.п.
А потом кто-то взял и додумался - "пойду поохочусь - и не будет хотеться жрать", "найду и нападу на хищника - он убежит" и т.п.
Такой подход радикально расширяет простор для умственной деятельности. Скажем, появляется потребность в сохранении запасённой пищи впрок, потребность в придумывании средств для того, чтобы справиться с хищником, которого просто толпой и палками с булыжниками не возьмёшь и т.п.

[Klapaucius]

Законы физики везде одни и те же, фундаментальные чисто инженерные проблемы и задачи, которые надо решить организмам в ходе эволюции, также одинаковы, ну и, понятное дело, внешние условия для них для всех равны, так что было бы странно, если бы был большой простор для творчества.

Законы физики конечно (впрочем не все они известны), но остальное - с чего вдруг?

Для запуска процесса поумнения нужен специфический набор параметров-катализаторов. Австралопитеки очень долго ходили на двух ногах с обезьянними мозгами и не думали развиваться в интеллектуальном плане. Пока не появились (возможно, случайно) чуть более умные хабилисы. И вот дальше уже пошёл необратимый процесс. Значит ли это, что был пройден какой-то порог разумности? Или сочетания разумности, социальности и способности к изготовлению орудий? Не очень пока ясно.

Вы готовы озвучить набор параметров-катализаторов? И не для австралопитеков, а вообще, обобщённый?

Тут где-то была тема, в которой я много страниц бодался, с вполне уважаемыми в других отношениях форумчанами. Что-то вроде, что было бы, если бы не было астрономии. То есть эволюция уже позади, есть вполне себе homo sapiens без всяких вариаций, но не видно звёздного неба. Облачность например большая. Так мне основательно доказывали, что никакой цивилизации современного типа развиться бы не могло. Максимум средневековье. Ни тебе математики, ни физики, ни даже понятное дело астрологии. Может алхимия в зачатке. На полном серьёзе, НАВСЕГДА.

Вот и этот вопрос из той же области. Может быть, что 100% цивилизаций  - гоминиды? Вполне. Может, что только 5%, или меньше? Тоже. Пока нет статистики, домыслы хоть и выглядят разумно исходя из нашего единичного примера, не могут являться основанием для оценки. Может быть 85%  - головоногие, 10  - гоминиды, а 5% приходится на 20-30 других типов? Например аналогом сумчатой собаки из примера Olwegа и вообще собаки может быть обыкновенный голован. С лапами, хвостом, зубами, черепом (несколько расширенным, там и социальное поведение попрёт, и язык, и культура с орудиями труда)  и прочее. Он что, не додумается как в космос полететь что-ли рано или поздно? Смешно.

[omnidroid]

Законы физики везде одни и те же, фундаментальные чисто инженерные проблемы и задачи, которые надо решить организмам в ходе эволюции, также одинаковы, ну и, понятное дело, внешние условия для них для всех равны, так что было бы странно, если бы был большой простор для творчества.

Законы физики конечно (впрочем не все они известны), но остальное - с чего вдруг?

Писал, потом переписывал и где-то потерял - в рамках одной планеты.

[idris]

Помнится в фильме Матрица 3 летит группа людей Нео и Тринити на корабле. Нео слеп, но говори давай вверх и они поднимаются выше облаков и человек тринити впервые видит голубое небо и Солнце - она в шоке и говорит "чудо". Так что возможно "есть вполне себе homo sapiens без всяких вариаций, но не видно звёздного неба." Это может быть серьезной проблемой.
Тезисы о наличии огня, погоды и т.д. спорны если жизнь идет в океане. И основана на хемосинтезе. То зачем ей суша и погода сверху. Ну скрыт океана 1 км льда и что? В чем проблема то. Будет себе прекрасная жизнь в толще океана. В этой связи я большие надежды возлагаю на исследования Европы. Если там найдут жизнь (обязаны найти) то пределы жизни существенно расширятся. Вообще то суша обречена. Как только тектоническая активность ослабнет, рост гор прекратится. А эрозию никто не отменял. В течении 10-20 миллионов лет все возвышенности будут уничтожены и площадь океана резко вырастет за счет заполнения впадин осадками вынесеными с суши. Вплоть до полного затопления низменной суши. Так что сухопутная жизнь на мой взгляд - это дело случая. Если бы на той же землей было чуть больше воды в вулканических газах и объем океана был бы на 20% больше, то площадь сущи была в десятки раз меньше. А будь объем воды в вулканических газах в 2 раза больше, то вообще бы не было никакой суши.

[Kosmogen]

Наличие океана - главнейший признак из мыслимых для землеподобной эволюции. Сейчас считается, что в Вселенной очень много водных океанов (даже в нашей солнечной системе несколько), но сравнительно мало суши. Это касается как "Европ", так и водных гигантов (с массой слегка за земную, а в ряде случаев просто более холодных и тоже с ледяной коркой). Даже на Марсе некоторые предполагают наличие подпочвенных морей.

Естественно, водных миров среди землеподобных планет в галактике может быть превеликое множество, включая подледные океаны лун газовых гигантов. Да, судя по распространенности воды во вселенной, скорее всего они составляют подавляющее большинство в сравнении с болотными, грязевыми и сухими землями. Но !!! Надо всё же делать различие в массе внеземных цивилизаций между а) планетарным  цивилизацией, ограниченной в основном океанами или поверхностью родительской планеты, и б) космической цивилизацией, способной выйти в за пределы атмосферы своей планеты в космос и совершать межпланетные и межзвездные перелеты.

Так вот, в чисто водных мирах невозможно возникновение космических цивилизаций по многим причинам технического характера. (Невозможность развития металлургии и т.д. для создания ракет и достижения 1 и 2 космических скоростей). Скорее всего они будут оставаться навечно в своих мирах (вероятно даже м.б. как-то эволюционировать), не имея никаких шансов лететь к звёздам. Единственное их спасение - прибытие инопланетян с Земли, которые откроют им глаза на мир и спасут их глубоководную цивилизацию от надвигающейся оцередной астробиологической стерилизации. 

[Olweg]

Вы готовы озвучить набор параметров-катализаторов? И не для австралопитеков, а вообще, обобщённый?

Естественно, не готов. Но для начала можно проследить эволюцию современных видов с высоким интеллектом и посмотреть, есть ли закономерности в увеличении объёма черепной коробки (пока что, увы, единственный доступный параметр).

[dims]

Скорее всего, эволюция НЕ детерминирована. Скорее всего, её путь представляет собой многосвязный граф, то есть, ветвистый маршрут, в котором есть как строгие линии, так и точки ветвления и схождения.

Пример Австралии, где живут значительно отличающиеся животные, это доказывает. Австралия отделена 40 миллионов лет, то есть, довольно недолго, а животные там уже немного "инопланетянские".

И вообще, само многообразие живых существ доказывает неоднозначность эволюционных решений.

[Olweg]

И вообще, само многообразие живых существ доказывает неоднозначность эволюционных решений.

Многообразие на самом деле ничего не доказывает. Может быть, земная эволюция испробовала все возможные варианты?

[dims]

Ну как же? Вот белый медведь, а вот пингвин. Они оба существуют примерно в одинаковых условиях. Но они разные. Это значит, что эволюционный путь неоднозначен -- о может выродиться в пингвина, а может -- в медведя.

Вот были динозавры, а теперь их нет. Была ситуация тогда, была сейчас. Значит, обе ситуации -- возможны.

Вот была птица дронт. Теперь её нет и ничего принципиально не изменилось. Значит, она могла и не рождаться. Значит, могли рождаться и какие-то другие птицы, которые так и не родились.

[omnidroid]

Ну как же? Вот белый медведь, а вот пингвин. Они оба существуют примерно в одинаковых условиях. Но они разные. Это значит, что эволюционный путь неоднозначен -- о может выродиться в пингвина, а может -- в медведя.

Появились-то они, поди, совсем в других условиях. И лишь потом приспособились, причём приспосабливались, скорее всего, пройдя разные чисто географические пути и среды обитания.

Это если не заглядывать совсем назад, до того момента, когда предка белого медведя от предка пингвина отличить было бы как минимум очень трудно.

Кроме того, принципиальных различий у них и сейчас куда меньше, чем сходств, если смотреть с точки зрения применённых "технологий".

[omnidroid]

Многообразие на самом деле ничего не доказывает. Может быть, земная эволюция испробовала все возможные варианты?

Есть такая штука в интеллектуальных технологиях - дерево решений. Т.е. граф, содержащий в себе все возможные варианты решения некоторой задачи на все возможные условия. Если я не вру, конечно.

Эволюция, по сути, легко и непринуждённо описывается таким графом. Например, на этапе зарождения жизни надо всего лишь изучить все свойства всех химических веществ и хотя бы уметь достаточно точно предсказывать свойства любых их соединений в некотором диапазоне условий вроде давления и температуры. Тогда можно будет построить соответствующий граф решений, приложить его к конкретной планете и, исходя из параметров этой планеты (те же давление и температура на поверхности, хим. состав, всякие облучения из космоса или от звезды), отсечь лишние ветви. Оставшаяся часть даст нам, как мне кажется, весьма точный ответ на то, какие органические соединения можно будет найти на конкретной планете.

Разумеется, на двух разных планетах от дерева решений могут остаться непересекающиеся части. Конкретные ветви могут дать положительный результат, но потом по чисто случайным или статистическим причинам отпасть (в лужу упал метеорит и развившаяся в ней жизнь испарилась или развившаяся жизнь не вошла в согласие с природой и сожрала всю свою "пищу"). Но само дерево сойдёт для любого уголка вселенной!

Аналогичным образом можно продолжать - какие амёбы возникнут из этого, какие крякозябры...

А уж эволюция обязательно испробует все возможные варианты.

[Klapaucius]

Имея в распоряжении лишь один пример, нашу Землю, мы конечно многое можем узнать. На ней существует ряд экологических систем, условно замкнутых. Понятно, что многих условий, реализуемых на других планетах не существует, а некоторых и не существовало. То есть мы не можем по земному опыту, даже если бы знали его досконально, составить общее представление о путях эволюции. Да, похожие виды возникали много раз, занимая похожую нишу в экоситстеме. Но вот похожих экоситстем целиком, чтобы в них все животные и растения выполняли копирующие функции, не было. Всегда что-то новое, и общая картина (при достаточном рассмотрении - а то конечно, например лес он и есть лес, деревья и животины в нём) разная.

Но вот представим себе "кавалерийский" подход к эволюции. Есть место, скажем небольшая планета, где реализуются довольно скудные условия, пусть похожие на земные в каком-то месте. Эволюция, пусть по земному сценарию, вплоть до разума, для этой экосистемы разве не возможна? Вполне возможна. Более того, если "поле битвы" побольше чем земной оазис или какая-то местность, вероятность реализации условного сценария только растёт.

Ну и наоборот, можно попытаться представить планеты, более разнообразные по условиям чем Земля. Но это сложнее. Если "упрощённые схемы" вырождаются (с чего бы?), такие мегапланеты выглядели бы перспективнее нашей.
 
Насчёт черепов, Olweg, сразу наткнулся на ссылку. Немного не то, но поучительно:
http://facts.bigli.ru/6/fact-13/
Видел документальный фильм про африканских слонов, где утверждалось, что их "старейшины" даже плачут над костями, просиживая много часов.
Если поместить в тело слона вполне человеческий мозг, насколько будет отличаться их поведение? Социальное и связанное с "прогрессом"? Не сильно, может мы и не заметим разницы. Однако я всё же уверен, что рано или поздно (пусть десятки тысяч лет, пусть сотни) такие существа нашли бы способы кардинально развить своё взаимодействие с окружающим миром, вплоть до межзвёздных посланий.
Кстати слоны - лысые, мамонты  - волосатые. Интересно было бы сравнить их мозги, напрашивается аналогия с обезьяной и человеком