Evolutsioon, juhuslikkus ja entroopia

Kostmised klaasist kassiga ELFIKeldri võlvides
Whaddya mean, Laur ??? ning Milleks ?

mille sissejuhatuseks on teema

ning edasiarenduseks teema



Laur, 2002-03-26 01:54:15

Kas on põhjust eeldada, et elu tekkis kohe tingimata DNA baasil? Esialgu võisid mingi primitiivsemad kooslused otsustavat rolli mängida. Nn ennast kopeerivaid (self-replicating) molekule on ka märksa väiksemaid ja lihtsamaid kui DNA. Esialgne elu võis tekkida ja areneda nende lihtsamate baasil, kuni DNA moodustamiseks piisavalt algmaterjali kogunes. Seejärel osutus, et DNA on sutsu efektiivsem replikaator ning temal baseeruvad süsteemid lihtsalt sõid ülejäänud "väiksemad vennad" välja...


.. Need enesereplikaatorid, millest mina rääkisin, olid mittetriviaalsed orgaanilised molekulid. Mainitud artikli viide peaks olema Rebek, Jr., Julius. SYNTHETIC SELF-REPLICATING MOLECULES; Scientific American, July 1994 (kahujuks veebis mitte kättesaadav).

Aga veebis otsides jäi silma natuke uuem materjal:

One-Handed Life
Principal Investigator M. Reza Ghadiri, Ph.D., Professor of Chemistry at TSRI and a member of the NASA Astrobiology Institute, has created a biological polymer that can discriminate between two types of building blocks, taking those that are similar and building a copy of itself with them...

Nature 2001 a originaalartikkel:
A chiroselective peptide replicator.


Laur, 2002-06-04 20:43:18

Kõik juhuslikele mutatsioonidele toetuva evolutsiooni arvutisimulatsioonid (mitte arvutimängud) on seni muutumatult andnud tulemuseks liikumise keerukamatelt struktuuridelt lihtsamatele.

Kas selles on midagi imelikku? Keerukamad strukuurid saavad tekkida alles siis, kui lihtsamad on juba olemas.


Puudub entroopiat eirav jõud.

Entroopia kasvuga on kõik kooskõlas. Elusorganism pole isoleeritud süsteem, ta eksisteerib tänu sellele, et tarbib keskkonna negentroopiat ja suurendab keskkonna entroopiat. Ka planeet Maa pole isoleeritud süsteem, ta saab Päikeselt madalama entroopiaga valguskiirgust ja ise kiirgab ilmaruumi kõrgema entroopiaga soojuskiirgust. Elu maal, evolutsioon kaasaarvatud, on võimalik just tänu sellele negentroopia-entroopia bilansile.

Kui panna elusorganismid mingisse isoleeritud keskkonda, siis kasutavad nad seal kättesaadavad negentroopia varud ära ja seejärel hukkuvad.


Laur, 2002-06-05 01:54:05

Nii et elu on tekkinud ainsa eesmärgiga iseennast säilitada ja levitada?

Enda säilitamine ja levitamine on minu meelest elu omadus, ja mitte eesmärk - siin on vahe. Elul pole mingit eesmärki. Sest kui lõpuni järjekindel olla, siis peaks selleks pidama universumi soojussurma kiirendamist.

Kuna tingimused (termodünaamiliselt mittetasakaaluline keskkond nagu planeet Maa) seda lubasid, siis tekkisid sellised süsteemid, mis ennast säilitasid ja suutsid ka reprodutseerida. Nüüd nad levivad, kuni keskkonna tingimused seda lubavad. Levimine pole nende eesmärk, vaid lihtsalt omadus.

Minu arust mingitest eesmärkidest on mõtet rääkida vaid inimesega seoses. Inimene lõi noa eesmärgiga kasutada seda lõikamiseks, torkamiseks jne. Enamus asju inimese ümber on valmistatud või ümber kujundatud tema või teiste inimeste poolt mingi eesmärgiga. See loob petliku illusiooni, et kõigel peab olema mingi eesmärk. Ei pea.

Kes tuleb rääkima mingitest eesmärkidest väljaspool inimese maailma, seda kahtlustan kavalas püüdes panna inimene käituma omaenda varjatud eesmärkide huvides.


Laur, 2002-06-05 01:30:38

Me nimelt lähtume evolutsiooni puhul eeldusest, et tegemist on suunatud arenguga - lihtsamalt keerulisemale, rumalamalt targemale, kohmakamalt osavamale ja nii edasi... Aga juhuslike mutatsioonide puhul on kõik suunad võrdsed. Kui me ei lasku spekulatsioonidesse teemal kas looduskeskkonna muutused on disainitud nii, et kujuneks välja mõistuslik elu. Või on?

Justament. Geenide mutatsioonid on juhuslikud. Aga see, kui hästi õnnestub neid geene järgmisele põlvkonnale edasi kanda, pole enam sugugi juhuslik. Kui geeni mutatsiooni kandev bioloogiline oled osutub oma keskkonnas kohanemiskõlbmatuks, siis jäävad tema geenid edasi kandmata ning see "suund" lõigatakse läbi. Enamus mutatsioone osutubki kahjulikuks selle olendi keskkonna tingimustes. Mõni üksik osutub kasulikuks või vähemalt mitte otseselt kahjulikuks, neil on šanss saada järgnevale põlvkonnale edasi antud.


Aga see ei seleta, miks on evolutsioon suunatud lihtsamatelt organismidelt keerulisematele.

Keerulisemad struktuurid said moodustada alles lihtsamate olemasolul, enne hulkrakseid pidid ainuraksed olemas olema. Oleks ju kaunis veider, kui kõigepealt oleksid tekkinud hulkraksed.

Väidan ikkagi, et juhuslikest mutatsioonidest lähtuv evolutsioon peaks hõlmama ka keerukamate organismide arengu lihtsamateks.

Olen nõus. Aga kas on kindel, et mitte ühtegi juhtumit lihtsustumisest pole terve maise evolutsiooni jooksul ette tulnud? Et vähemalt mõnelt elukalt on kadunud uues keskkonnas tülikaks osutunud ogad selja pealt või keeruline karvamuster asendunud tagasihoidlikult ühetoonilisega.


Laur, 2002-06-05 22:42:35

Selleks, et ainuraksete kogumist kujuneks hulkrakne organism, ei piisa geneetilise informatsiooni edasiandmisest päriluse kaudu. Ainuraksed peaksid sellisel juhul suutma ka n.ö. lateraalselt informatsiooni vahetada - jagada rolle ja töökäske.

On olemas selline ee... organism nagu 'slime mold' (ei tea, kuidas selle nimi eesti keeles, tegu pole mitte ühe liigi, vaid laiema taksoniga). Oma osadel eluperioodidel on see ainuraksete koloonia, osadel eluperioodidel levib iga rakk eraldi, umbes nii. Ja siis mõnede 'slime moldi' liikide korral esineb veel periood, kus need ainuraksed ühinevad üheks suureks paljude tuumadega rakuks. Pärast laguneb see jälle väikesteks ainurakseteks tagasi.

Igal juhul need kolooniasse kogunenud ainuraksed omavahel informatsiooni vahetavad, kasvõi et millal algab ühinemine. Rollid pole vist seal eraldunud.

Aga kõige esimene hulkrakne võis ka ühesugustest rakkudest koosneda, spetsialiseerumine võis aset leida hiljem.

(Ma ei taha väita, et 'slime mold' ise oleks hulkraksete tekkimisel kuidagi aluseks olnud. Aga see on illustratsiooniks, mis on looduses võimalik.)


See 'slime mold' on nagu Arthur Clarke'i Vanamonde?
Kas keegi suudab ka seletada, millisel moel see infovahetus toimub? Kui jah, võtan sõnad kohe tagasi.

Kas Vanamonde oli too intelligentne elukas, kes "Linn ja tähed" raamatus mingis linnalähedases lombis elutses ja aeg-ajalt üksikrakkudeks lagunes?

Slime moldi kohta õngitsesin internetist järgmist:

Dictyostelium amoebae grow as separate, independent cells but interact to form multicellular structures when challenged by adverse conditions such as starvation. Up to 100,000 cells signal each other by releasing the chemoattractant cAMP and aggregate together by chemotaxis to form a mound that is surrounded by an extracellular matrix. This mechanism for generating a multicellular organism differs radically from the early steps of metazoan embryogenesis. However, subsequent processes depend on cell-cell communication in both Dictyostelium and metazoans. Many of the underlying molecular and cellular processes appear to have arisen in primitive precursor cells and to have remained fundamentally unchanged throughout evolution. Basic processes of development such as differential cell sorting, pattern formation, stimulus-induced gene expression, and cell-type regulation are common to Dictyostelium and metazoans.
-- About Dictyostelium

Üldinfot ja linke:
Introduction to the "Slime Molds"



miks on evolutsioon suunatud lihtsamatelt organismidelt keerulisematele... geenimutatsioonid ei toimu viisil, mis soosiks mingeid suunatud muutusi, eelistaks üht suunda teisele...

Kas pole mitte nii, et evolutsiooni käigus, mõlemasuunaliste (keeulisemaks ja lihtsamaks) geenimutatsioonide tulemusena peaks paratamatult laienema organismide keerulisuse JAOTUS.

Alguses on organismid suhteliselt lihtsad, nende struktuuri keerulisuse jaotus on kitsas. Kui nüüd aja jooksul lasta toimuda juhuslikel muutustel nii keerulisuse kui lihtsuse suunas, siis vähemalt mingi osa organismidest muutub järjest keerulisemaks ja keerulisemaks. Selle tulemusena jaotuskõver laieneb, jaotuskõvera äärmine ots nihkub järjest kaugemale keerulisema poole.

Ning selle äärmuse nihkumise põhjal teeme naiivselt järelduse, et evolutsiooni muudatused ongi eriliselt suunatud järjest keerulisemate organismide tekkele.

Enamuse organismide keerulisus tõenäoliselt jääb võnkuma kord väljakujunenud taseme juurde, muutudes juhuslikult kord pisut lihtsamaks, kord pisut keerulisemaks. Lihtsus-keerulisus on siin muidugi suhteliselt suvalised mõisted.


Aga KUIDAS said juhuslikele mutatsioonidele tugineva evolutsiooni käigus tekkida rakud, mis kasutavad oma energiaallikana ATP-d, kui selleks pidi hoobilt, ilma vaheetappideta tekkima ka terviklik AMP tootmise protsess, hõlmates kindlakäeliselt nii alg-, lõpp- kui ka kõiki vaheprodukte?

Kas on kindel, et AMP tootmise protsess pidi tekkima hoobilt ja ühekorraga? Kas need asjaosalised molekulid (ja vajalikud katalüsaatorid) on midagi täiesti võõrast, midagi sellist, mis tolleaja organismide rakkudes muidu kuidagi tekkida ei saaks? Üks asi on rääkida selle mehhanismi tekkimise tõenäosusest üleüldse. Teine asi aga selle sünteesi juhusliku toimumise tõenäosus võimsas orgaanika laboris, mida üks rakk endast ju kujutab.


Laur, 2002-06-07 18:48:11

Ei, mina teie võistkonda ei tule, kui te ei suuda või ei soovi elu puhul juhuslikkusest kaugemale vaadata. Juhuslikkus ja sihipäratus võivad töötada eluta looduses. Aga mitte meie bioloogilises tsivilisatsioonis.

Elus looduses, mittetasakaalulise termodünaamika tingimustes ei ole (mikroskoopilise) juhuslikkuse ja sihipäratuse (makroskoopilised) efektid samasugused, kui eluta looduses, valdavalt tasakaalulise termodünaamika juures. See ongi peamine vahe.

Kui juhuslikkus ei tööta bioloogilises keskkonnas, siis mis seal töötab? Oleks huvitav kuulda mõnd hüpoteesi, kuidas juhuslikkus, nii nagu statistiline füüsika seda mõistab, on bioloogiliste süsteemide juures vääratud. Kas see tähendab, et osakeste liikumisseadused on seal kuidagi erilised, või mida?


tagasi indeksisse