Как клетки понимают, что одни должны стать волосами, другие костями, третьи мозгами и т. п.? И из какого центра подается команда?

Изучая школьный курс анатомии, раздел оплодотворения, сестренка спросила: как части уже разделенной на несколько частей яйцеклетки «понимают», что одни должны стать волосами, другие костями, третьи мозгами и т. п.? Органы образуются последовательно, некоторые продолжают формироваться на протяжении всей жизни, как-то должна подаваться команда «начать формирование» и «завершить формирование». И если эти команды будут формироваться не из единого центра — возникнет хаос. А где тогда этот центр?
Рисунок © Е.В.

Этот вопрос — совсем не детский. Это на самом деле не один, а несколько вопросов, и они затрагивают все самые главные проблемы, решением которых занимается большая, очень сложная и быстро развивающаяся наука — биология развития. Хорошо и подробно ответить на эти вопросы в нескольких словах просто невозможно. Ответы на них содержатся в больших и толстых книгах и в тысячах научных статей. Многое в этой науке до сих пор остается неясным, и новые открытия совершаются чуть ли не каждый день.

Но некоторые общие принципы можно попытаться объяснить.

Начнем с «единого центра», без которого «возникнет хаос». Удивительно, но это не так. Множество делящихся клеток может вести себя вполне осмысленно и формировать сложные структуры, даже если у них нет единого управляющего центра. Такие процессы называют «самоорганизацией». К сожалению, человеческий разум так устроен, что ему ужасно трудно понять подобные процессы. Когда мы сталкиваемся с примерами самоорганизации, нам всегда это кажется каким-то необъяснимым чудом. Например, как из беспорядочно движущихся молекул водяного пара образуются красивые ледяные узоры на стекле или снежинки? Где хранится «программа создания снежинки» или ее «чертеж»? Чертежа нет нигде, а вот программа — существует, это те физические свойства молекулы воды, от которых зависит образование ледяных кристаллов.

Но вернемся к комочку клеток — крошечному зародышу, который образовался из яйцеклетки в результате нескольких первых делений. Каждая клетка зародыша имеет один и тот же геном (набор генов). Геном определяет все свойства клетки, это ее «программа поведения». Программа у всех клеток зародыша одинаковая. Однако вскоре клетки начинают вести себя по-разному: одни превращаются в клетки кожи, другие — в клетки кишечника, и так далее. Это происходит благодаря тому, что клетки обмениваются информацией — посылают друг другу химические сигналы и меняют свое поведение в зависимости от того, какие сигналы они получили от соседей. Сигналы могут быть и физическими: клетки могут «чувствовать» своих соседей, куда они ее тянут или толкают. Кроме того, кое-какие сигналы приходят и из внешнего мира. Например, клетки зародышей у растений чувствуют земное притяжение и принимают его в расчет, когда решают, как им себя вести. Например, те клетки, у которых клетки-соседи есть только сверху, начинают превращаться в корень, а те, у которых соседи только снизу, — в стебель. Наконец, яйцеклетка может с самого начала иметь простенькую «разметку»: один ее полюс может отличаться от другого по концентрации каких-нибудь веществ.

Программа поведения у всех клеток изначально одна и та же, но она может быть довольно сложной и состоять из нескольких отдельных наборов правил. То, какой из наборов правил данная клетка будет выполнять, зависит от получаемых клеткой сигналов. Каждое отдельное «правило» выглядит примерно так: «если выполняются такие-то условия, сделай такое-то действие». Основные действия, которые делают клетки, — это включение или выключение определенных генов. Включение или выключение гена меняет свойства клетки, и она начинает по-другому себя вести, по-другому реагировать на сигналы.

Как же получается, что клетки, имеющие одинаковую программу поведения и находящиеся, казалось бы, в одинаковых условиях, всё-таки ведут себя по-разному? Дело в том, что клетки зародыша на самом деле находятся в разных условиях — это просто само собой так происходит в процессе деления клеток. Кто-то оказался внутри, кто-то снаружи, кто-то снизу, кто-то сверху, в ком-то концентрация вещества А высокая (потому что данная клетка сформировалась из той части яйцеклетки, где этого вещества было много), а в ком-то вещества А мало.

Еще у клеток может быть «счетчик делений», который сообщает им, сколько раз яйцеклетка уже поделилась. Этот счетчик тоже химический: в яйцеклетке изначально были определенные вещества, запас которых не пополняется во время развития зародыша, и по тому, сколько в клетке осталось этих веществ, можно понять, сколько делений прошло с момента начала развития.

Программа поведения клетки может содержать, например, такие команды:

«Если ты снаружи,
и если концентрация вещества А в тебе такая-то (находится в таких-то пределах),
и если концентрация вещества Б вокруг тебя равна нулю,
и если с момента начала развития прошло уже 10 делений,
то начни выделять вещество Б».

К чему приведет выполнение такой команды? Оно приведет к тому, что на поверхности зародыша в определенный момент (после десяти делений) появится одна-единственная клетка, выделяющая вещество Б. Она будет расположена на строго определенном расстоянии от одного из полюсов зародыша, потому что в нашем примере вещество А служило для изначальной разметки яйцеклетки. Следовательно, по концентрации вещества А клетка может определить, на каком расстоянии от полюсов зародыша она находится. Почему такая клетка, выделяющая вещество Б, будет только одна? А потому, что была инструкция: «Если концентрация вещества Б вокруг тебя равна нулю». Как только первая клетка, в которой выполнятся поставленные условия, начнет выделять вещество Б, концентрация этого вещества перестанет быть равна нулю, и поэтому другие клетки не начнут его выделять.

А что будет, если мы уберем из программы инструкцию «Если концентрация вещества Б вокруг тебя равна нулю»? Тогда вещество Б начнет выделяться не одной-единственной клеткой, а целой полоской клеток, опоясывающей зародыш на определенном расстоянии от полюсов. Ширина пояска и его положение (ближе или дальше от того полюса, где концентрация А максимальна) будут зависеть от того, какие концентрации вещества А указаны в инструкции «Если концентрация вещества А в тебе такая-то».

Теперь наш зародыш размечен уже гораздо сложнее и интереснее, чем раньше. У него есть «передняя часть», в которой много А, а концентрация Б растет спереди назад; у него есть центральный поясок, где максимальна концентрация Б; и у него есть задняя часть, где мало А и где концентрация Б убывает спереди назад. Наш зародыш подразделился на резко отграниченные друг от друга части, в которых клетки находятся в разных условиях и поэтому будут выполнять разные подпрограммы своей исходной общей программы.

Мы подразделили зародыш на передний, средний и задний отделы. Они могут стать, например, головой, туловищем и хвостом. Но хотелось бы еще понять, где у него будет спина, а где живот. Как это сделать? А очень просто, мы уже это проходили. Нужна инструкция, приводящая к появлению только одной клетки или маленькой группы клеток, выделяющих какое-нибудь вещество (например, В) на любом «боку» зародыша, где-нибудь посередине между головой и хвостом. И пусть это вещество В запустит программу роста красивого зеленого спинного гребня там, где его много, и программу формирования мягкого розового животика там, где его мало.

Когда зародыш уже так хорошо и подробно «размечен», каждая группа клеток может без труда определить, где она находится, и активизировать заготовленную на этот случай подпрограмму (набор правил поведения).

В ходе развития зародыша действительно то тут, то там появляются особые «управляющие центры» — группы клеток, выделяющие то или иное вещество, которое служит для других клеток сигналом и влияет на их поведение. Но при этом все клетки по-прежнему ведут себя в строгом соответствии с изначальной генетической программой, которая у всех одна и та же. Управляющие центры возникают сами, путем самоорганизации, никто их нарочно туда не вставляет. И никакого «единого централизованного руководства», тем более осмысленного, разумного, для этого не требуется.

В развитии настоящих животных всё сложнее, чем в нашем воображаемом примере, но, как ни странно, ненамного. Например, у большинства животных для «продольной разметки» зародыша используется около десятка сигнальных веществ (в нашем примере мы обошлись двумя — А и Б). За производство этих веществ отвечает особая группа генов — так называемые «хокс-гены». А для разделения зародыша на ткани (нервную, мышечную, эпителиальную и т. д.) используется еще три десятка других сигнальных веществ — они называются микроРНК. Но это — только самые главные регуляторы развития, а есть еще очень много вспомогательных, и ученые пока еще не выяснили все их свойства и функции.

Сигнальные вещества, управляющие поведением клеток зародыша, очень могущественны. Например, если отрезать головастику хвост и капнуть на рану одно из этих веществ, то вместо нового хвоста у головастика вырастет пучок маленьких ножек. Такие жестокие эксперименты проводились в начале XX века. Потом за дело взялись генетики, которые научились менять работу генов в отдельных частях зародыша. В том числе и тех генов, которые производят вещества — регуляторы развития. Одно из самых интересных открытий генетиков состоит в том, что гены, управляющие развитием, оказались очень похожими у всех животных. Их даже можно пересаживать от одного животного к другому, и они будут работать. Например, если взять мышиный ген, который включает подпрограмму образования глаза у мыши, и заставить его работать в зачатке ноги у мухи, то на мушиной ноге начинает формироваться глаз. Правда, не мышиный глаз, а мушиный.

Итак, мы поняли, что в геноме нет «чертежа» взрослого организма, а есть только программа поведения отдельной клетки. Взрослый организм «самоорганизуется» просто за счет того, что каждая клетка строго следует одной и той же программе поведения. Математики говорят, что закодировать в геноме чертеж взрослого животного было бы намного сложнее, чем такую программу. Эта программа, как ни странно, сама по себе гораздо проще, чем получающийся в результате организм. А еще, если бы наше развитие шло не путем самоорганизации на основе программы, а по чертежу, нам было бы гораздо труднее эволюционировать.

Лет сто назад, когда ученые еще не знали законов развития эмбриона, многое в эволюции казалось им непонятным. Например, некоторые ученые удивлялись, как могут в процессе эволюции удлиниться все четыре ноги одновременно — ведь для этого, рассуждали они, нужно, чтобы мутации одновременно изменили длину сразу всех четырех ног! Действительно, если бы в геноме был записан чертеж взрослого организма, то потребовалось бы внести в этот чертеж целых четыре поправки, чтобы увеличить длину четырех ног. Теперь-то мы знаем, что развитие идет по программе, в которую достаточно внести всего одно изменение, чтобы длина всех четырех конечностей изменилась, причем изменилась одинаково.

Ответил: Александр Марков


42
Показать комментарии (42)
Свернуть комментарии (42)

  • killmeplease  | 28.02.2010 | 15:12 Ответить
    отличная статья!
    Ответить
  • II32  | 01.03.2010 | 10:23 Ответить
    Написано доступно, вот только объемы такой информации в такой программе будут весьма большие и где их хранить? Да и кем составлена такая программа?
    Ответить
    • xDDGx > II32 | 28.02.2012 | 19:21 Ответить
      >>>где их хранить
      ДНК же.

      >>>Да и кем составлена такая программа?
      Почему обязательно "кем"? Нет, это конечно, тоже вариант, но, во-первых, не единственный, а во-вторых, давайте не будем углубляться в фантастику.
      Ответить
  • Alex_V  | 17.03.2010 | 11:52 Ответить
    Детская статья. Ничего не объясняет. Биологическая самоорганизация? А где доказательства? Плюропотентные клетки, совершенно идентичные и имеющие один и тот же геном, вдруг превращаются организовано в 250 различных типов клеток тканей организма по сигналам, неизвестно кем и откуда посланным, ведь центра управления нет.
    Ответить
    • mrt > Alex_V | 20.03.2010 | 17:09 Ответить
      Я в шоке от комментария.
      1) Статья находится в разделе "детские вопросы" - как можно обвинять ее в "детскости" если такова ее цель?!?!?!
      2) Такое ощущение, что автор комментария не читал статью. На мой взгляд в ней все объяснено, не возникает противоречий. Сигналы подаются самими клетками друг другу. Никакого центра для этого не нужно и быть не может. Вопрос же доказательства явно выходит за рамки статьи и ее целей.
      3) Выпендриваетесь знанием красивых слов? так вот не плюрОпотентные, а плюрИпотентные, а еще вернее тотипотентные, и не 250, а 350 типов.
      Ответить
    • xDDGx > Alex_V | 28.02.2012 | 19:24 Ответить
      Внимательно прочитайте статью - в ней всё доступным простым языком объяснено, а если вам этого недостаточно - ищите и изучайте более подробные материалы, автор же этой статьи не ставил своей целью написать в ней целый учебник по эмбриологии.
      Ответить
  • Дарвин  | 02.04.2010 | 12:37 Ответить
    Изучая школьный курс информатики, раздел кмпьтеры, братишка спросил: как части компьтера 'понимают', что одни из них должны стать системным блоком, другие мышкой, третьи клавиатурой и т. п.? Составные части компьютера образуются последовательно, некоторые продолжают формироваться на протяжении всей жизни, как-то должна подаваться команда 'начать формирование' и 'завершить формирование'. И если эти команды будут формироваться не из единого центра - возникнет хаос. А где тогда этот центр?
    Ответить
    • Александр Марков > Дарвин | 09.04.2010 | 17:52 Ответить
      Некоторые креационисты настолько увлеклись, что начинают отрицать не только эволюцию, но и онтогенез! Вот это класс! Похоже, они всерьез думают, что без Божьего указания ни клетка не поделится, ни ген не включится.
      Ответить
    • ezd > Дарвин | 14.04.2011 | 00:44 Ответить
      Ну если части компьютера очевидно созданы человеком (мы их сделали, поэтому мы это знаем), то вовсе не очевидно, что живые организмы созданы кем-то, потому что убедительных доказательств этому нет. Компьютерные части работают по законам физики, типа пропускают ток, блокируют или иным способом реагируют. А геном, по моим представлениям, если вам нравится компьютерная сфера, больше похож на "метапрограммирование". Представьте программу, которая по правилам начинает писать свои части и каждая написанная программа по правилам же продолжает писать другие. Нигде код изначально не написан, но для каждой подпрограммы существуют правила.
      Ответить
      • panchikfakir > ezd | 24.11.2015 | 13:05 Ответить
        Идея «эмбриональной рекапитуляции», известная также в виде фразы «онтогенез есть краткое повторение филогенеза». Эта теория предполагает, что эмбрионы проходят в своём развитии стадии своих эволюционных предков.
        НЕ БЫЛО НИКАКОГО ОНТОГЕНЕЗА!!!
        Несостоятельность теории рекапитуляции была самым убедительным образом продемонстрирована ещё десятки лет назад, и ни один образованный эволюционист не станет приводить её в качестве «доказательства». В частности, у эмбрионов млекопитающих образуются не «жаберные щели», а «фарингеальные (или глоточные) трещины», не имеющие никакого отношения к дыханию. Идея эмбриональной рекапитуяяции» была основана на поддельных рисунках, выполненных Геккелем)..."
        РИСУНКИ БЫЛИ ПОДДЕЛЬНЫМИ!!!
        Вот рисунки Геккеля:
        http://ifmir.info/embrion.files/image002.jpg
        А вот как на самом деле:
        http://ifmir.info/sarf.h1.gif
        Для сравнения! Верхний ряд - по Геккелю, а нижний - современные исследования!!!
        В 1997 году подробное исследование, проведённое Майком Ричардсоном (Mike Richardson) и его группой (M. K. Richardson ct al., "There id no highly conserved embryonic stage in the vertebrate implications for current theories of evolution and development," Anatomy and Einbryolos) 196(2):91 - 106,1997) с использованием настоящих фотографий множества различных зародышей, показало, что эмбрионы разных родов очень сильно отличаются друг от друга (см. иллюстрацию)!!!
        НАУКА ГЕНЕТИКА утверждает о существовании "ИНФОРМАЦИОННОЙ ПРОПАСТИ" между видами. Это значит, что для перехода от вида к виду необходимо получение организмом огромного количества согласованной между собой полезной информации. При возникновении частичных последовательных ненаправленных (случайных, а не полезных) мутаций (ошибок в считывании информации с ДНК, или же повреждении самого носителя информации, ДНК) получится не новый вид, а мутант, неспособный к выживанию.
        Это все достоверно известно в научных кругах!
        Тогда почему, как ни в чем не бывало, в 2009 году, как и в предыдущих, - как и нам в свое время в детском несмышленом возрасте - детям в школе очередной раз врут о том, что наш предок – обезьяна?
        Почему в учебнике по биологии В.В. Латюшина / В.А. Шапкина для 7-го класса, как ни в чем ни бывало, рисуют в качестве доказательства, "не утруждая себя" точным фотоснимком, давно уже дискредитировавшую себя грубую подделку Геккеля - т.н. "биогенетический закон"? За которую Геккель был признан ученым советом Иенского университета виновным в НАУЧНОМ МОШЕННИЧЕСТВЕ и исключен из состава профессуры еще в 1909 году?!!!
        - Геккель был уличен в мошенничестве с "картинками" зародышей? - Да! Еще в 1909 году!
        - Картинки подделка? - Да!
        - Составители учебника знают, что это подделка? - Конечно, ДА !
        Мы имеем факт намеренной лжи... Люди, захватившие господство в сфере информации в нашей стране даже не "цинично обманывают, а откровенно "дурят" нас, не брезгуя ничем!
        Почему никто не привлечен к ответственности за печать заведомо ложной информации, дезориентирующей человека в его жизни?
        За заведомую ложь в финансовых документах, от которой незначительно страдают относительно незначительное число людей - виновные попадают в тюрьму. Но за заведомую ложь в учебниках - со стороны людей, рецензирующих учебники, - а она именно такая, они не могут не знать о приведенных фактах мошенничества, - из-за которой очень серьезно страдают огромнейшие массы людей, впоследствии становясь "слепыми котятами" в своей жизни - виновные получают неплохие зарплаты и гонорары...
        Или мы - случайность прихотливой природы, готовые уравнять себя с животными в инстинктах и страстях. Быстро становящиеся рабами своих вожделений, а затем - закономерно - послушной игрушкой в умелых руках, разрушителем своей собственной жизни, разрушителем и разворовывателем своей собственной страны. Часто - убивающими самих себя от обессмысленности своего существования.
        ИЛИ МЫ - ОБРАЗ ТВОРЦА лежащего перед нашими глазами ГРАНДИОЗНОГО МИРА со всеми вытекающими отсюда мысленными построениями, высотой и независимостью поступков: человеку не нужен уже уголовный кодекс, если он точно соблюдает заповеди. И его не заставить сделать подлость, хотя о ней не узнает ни одна живая душа.
        Ответить
    • Иесус > Дарвин | 14.07.2011 | 00:57 Ответить
      А вот скажите мне Дарвин как можно объяснить с помощью эволюции сложное строение глаза?
      Почему то мне кажется что это ваш любимый вопрос когда спор заходит в креоценизм.
      Ответить
      • xDDGx > Иесус | 28.02.2012 | 20:01 Ответить
        В таком случае, объясните, товарищ самозванец, почему Б-г так по-тупому устроил глаз, что пучок нервов заходит не сзади, а спереди сетчатки, из-за чего получается слепое пятно.
        Ответить
        • Иесус > xDDGx | 28.02.2012 | 23:42 Ответить
          Начнем с того что для меня мой ник это всего лишь имя как Петя или Матвей или Джон.Я не уточнял чо там за Иисус.
          Бог пока еще ни разу не закончил ни одного дела качественно Начиная с бунта ангелов продолжая неудавшимся раем и заканчивая бракованным человеком И не говорите мне человек был создан совершенным но его бог потом специально изуродовал выгоняя из рая чтобы показать как живется без бога плоха.
          Ну а лично мне нерв позади моего глаза, выдимых слепых пятен у меня не создает. Мозг привык игнорировать. :)
          Ответить
      • Atropos > Иесус | 15.12.2013 | 03:01 Ответить
        Вот: http://www.youtube.com/watch?v=IvrcZKmXbPU
        Ответить
    • xDDGx > Дарвин | 28.02.2012 | 19:52 Ответить
      Опять-таки, внимательно перечитайте статью - в ней всё объяснено, никакого центра нет, и он не нужен, основы процесса развития зародыша были закреплены в живых организмах сотни миллионов лет назад, все некорректные "программы", которые приводили к хаотическим нагромождениям клеток, были отбракованы.
      Если вы хотите так подобрать компьютерную аналогию (а я, в общем-то, всё больше убеждаюсь, что у биологических организмов и компьютеров таки немало общего...), то сравните разивите зародыша, скажем, с персонажами компьютерных игр - допустим, игра выводит изображение противника, воспроизводит анимацию произведённого им выстрела и одновременно - звук, вместе с этим появляется изображение снаряда, выпущенного протиником, и игроку наносится урон. Кто "сказал" противнику выстрелить в этот момент, кто заставил его воспроизводить анимацию, и кто запустил воспроизведение звука, появление сраняда и изменение переменной, отечающей за хелсы игрока? Сам игрок, что ли? Нет, всё это выполнилось автоматически, согласно заданной программе. При желании, на движке игры можно сделать полностью автоматический скриптовый ролик, который потребует от игрока только запустить его и всё, ролик будет работать совершенно самостоятельно, и в нём могут независимо взаимодействовать десятки и сотни переменных. Различие компьютерной программы и живого организма в том, что программируют они себя сами, или точнее, посредством родительских организмов (не забываем, что с момента возникновения жизни на Земле живой организм появляется только от другого живого организма), а "запускают" их химические реакции и состав окружающей и внутренней сред, причём эти среды могут иметь разный состав по зародышу. Возвращаясь к аналогии с играми, представим, что согласно заданной программе игра отрисовала уровень с землёй, водой, лавой и отспавнила одного персонажа на земле, второго - в воде, третьего - в лаве. Что произойдёт? Первый стоит себе на земле, второй - тонет, третий - горит. Никакой взаимосвязи между этими тремя событиями нет. Так же нет и непосредственной взаимосвязи между клетками головы, живота и ноги, никакой центр ими не командует.
      Ответить
  • ВаняПетя  | 20.09.2010 | 06:14 Ответить
    Ох, такую тоску нагоняют тупые туристы-программисты, которые бесконечно верят своим "убогим" кодам и примитивной логике на конечном множестве конечного числа цифр и операций, пусть даже исполняемых очень быстро. Но какова наглость г. turist_а! Он оскорбляет Александра Владимировича Маркова, который создал лучший сайт по эволюции, занимается постоянной просветительской деятельностью по биологии развития и думает, и думает, и думает...
    Не всё пока понятно в гибком и хрупком равновесии между конкуренцией (отбором) и взаимопомощью (сосуществованием), в самосогласованном создании аналоговой программы, которая только у "выживших" в многочисленных размножениях особях (клетках) САМА записывается в новый вариант молекулярной программы, используемой последующими поколениями.
    Туповатому писателю под псевдонимом "Дарвин" советую прочесть критику "теории" Дарвина, которую написал в блестящей книге своей Пётр Алексеевич Кропоткин аж в 1902 году.
    К сожалению эту книгу перевели на русский более 100 лет спустя!!! Стоит ли удивляться дремучему невежеству некоторых дискутирующих здесь по поводу "детских вопросов".
    В предисловии к своему глубокому анализу "Эволюции без отбора" Лима-де-Фариа сказал:
    "В России, находившейся на переднем крае гуманистических идей, положение вещей было несколько иным. Так, П. А. Кропоткин не мог согласиться с тем, что выживание животных зависит от одной только конкуренции. Он решил исследовать, что происходит в природе на самом деле, и обнаружил бесчисленные примеры сотрудничества между животными. Результатом этих исследований стала книга "Взаимопомощь" 1902 г. [1-3]. Это чрезвычайно оригинальная биологическая работа, которую никогда или очень редко цитируют в англоязычной литературе, поскольку она не укладывается в рамки дарвиновской теории. Недавние исследования поведения животных подтвердили наблюдения Кропоткина и выявили принципы сотрудничества у животных" [4].
    "Выживание наиболее приспособленных" - фраза, которая обычно используется в контексте другими, нежели по замыслу первых двух сторонников её: британского эрудита и философа Герберта Спенсера (он придумал эту фразу) и Чарльза Дарвина. Петр Кропоткин рассматривал понятие "выживание наиболее приспособленных", как поддержку сотрудничества, но не конкуренции [5].
    Жаль, что в русском варианте этой статьи в Википедии [6] нет текста про Петра Алексеевича Кропоткина.
    Вот точные ссылки для желающих прикоснуться к ИСТИННОЙ глубине мысли о путях и законах эволюции:
    [1] Mutual Aid: A Factor of Evolution, by Peter Kropotkin [en] 1902 http://manybooks.net/authors/kropotkinpeter.html
    [2] Кропоткин П.А. "Взаимопомощь среди животных и людей" Минск, "Беларуская Энцыклапедыя", 2006. Перевод с английского А.А. Николаева http://www.imwerden.info/belousenko/books/kropotkin/kropotkin_vzaimo.htm
    [3] П.А. Кропоткин. Взаимопомощь как фактор эволюции (Редакция журнала Самообразование, 2007, 240 стр., ISBN 13:978-5-87140-266-6)
    [4] Лима-де-Фариа А. Эволюция без отбора: Автоэволюция формы и функции: Пер. с англ. - М.: Мир, 1991. - 455 с, ил. ISBN 5-03-001929-4.
    [5] http://en.wikipedia.org/wiki/Survival_of_the_fittest
    [6] http://ru.wikipedia.org/wiki/Выживание_сильнейших
    Ответить
    • tarsier > ВаняПетя | 22.10.2010 | 09:37 Ответить
      Cтатья понравилась, дискуссия - тоже:)На мой взгляд,в статье не упомянут один важный пункт. Программы,заложенные в живых клетках, надо понимать , возникли в результате естественного отбора живых организмов. Но точно так же можно было бы говорить о естественном отборе среди самовоспроизводящихся автоматов. Отличие живого от неживого наверняка играет какую-то роль в дарвиновском отборе. Какую?
      Ответить
      • Валя Гриневич > tarsier | 14.01.2011 | 10:33 Ответить
        Наверное, отличие заключается только в средах обитания живых клеток и "автоматов": первые обитают в химической среде, а вторые - в "программной".
        Похоже, что есть и другие среды обитания - плазма, "начинка" нейтронных звезд и черных дыр, а еще и темная материя - иногда приятно пофантазировать.
        Ответить
        • tarsier > Валя Гриневич | 14.01.2011 | 11:50 Ответить
          No razve avtomaty ne obitajut v materialnoi himicheskoi srede? Kstati, zdes' , na Elementah , ia prochel v odnom iz opublikovannyh otryvkov, chto virusy ne iavliajutsia jivimi suschestvami. No nikakoi argumentazii pri etom privedeno ne bylo.
          Ответить
          • Валя Гриневич > tarsier | 21.01.2011 | 11:25 Ответить
            Возможно, что это утвердится.
            Подобное произошло с Плутоном. До 2006-го года он был девятой планетой Солнечной системы. А теперь считается, что планет - только восемь.
            Ответить
          • Frank > tarsier | 14.06.2011 | 08:31 Ответить
            Для того, чтобы считаться живым существом, объект должен, например, питаться. Вирусы не питаются - они просто существуют как существуют, например, молекулы поливинилхлорида. Однако, в отличии от неорганики, вирусы, попав в живую среду - клетки - могут (если клетки подходящие) воздействовать на механизм транскрипции, что приводит к размножению вируса силами заражённой клетки. Повторяю, без наличия клетки, которую вирус мог бы поразить, вирусы не проявляют какой либо деятельности, поэтому и не причисляются к живым объектам. Цитирую википедию:
            От живых организмов-внутриклеточных паразитов отличаются полным отсутствием основного и энергетического обмена, и отсутствием сложнейшего элемента живых систем — аппарата трансляции (синтеза белка), степень сложности которого превышает таковую самих вирусов.
            Ответить
            • tarsier > Frank | 14.06.2011 | 12:30 Ответить
              Для того, чтобы считаться живым существом, объект должен хотеть жить
              (имхо).А хочет ли он жить, можно (опять же, имхо) попытаться определить по тому, с какой скоростью сообщество таких объектов приспосабливается к резким изменениям среды "обитания".
              Ответить
              • Frank > tarsier | 14.06.2011 | 14:37 Ответить
                Не болтайте ерундой, отвалится. Сперматозоид - живое существо. Оно хочет жить? Зачем оно самоубийственно бросается растворяться в яйцеклетке?
                Может вы ещё и фагоцитам станете приписывать самопожертвование и патриотизм, раз они бросаются на инфекцию и погибают? :)
                Чтобы _хотеть_, нужно как минимум иметь _чем_ хотеть, то есть иметь нервную систему. Отсутствие нервной системы ещё не делает объект неживым. Одноклеточные не могут чего либо желать или что либо испытывать, тем не менее они живые.
                Ответить
                • tarsier > Frank | 14.06.2011 | 15:12 Ответить
                  "Одноклеточные не могут чего либо желать или что либо испытывать, тем не менее они живые." Esli oni nichego ne isptyytyvajut, to eto avtomaty.
                  Ответить
                  • Frank > tarsier | 16.06.2011 | 12:25 Ответить
                    Поздравляю с открытием Америки. Да, это химические автоматы. Живыми их делает белковое строение и наличие энергетического обмена.
                    Я вообще начинаю сомневаться в вашей возможности думать. И читать. Википедию, например. Оттуда:

                    Имеется большое число определений понятия «жизнь», отражающих различные подходы. Многочисленные определения сущности жизни можно свести к трем основным. Согласно первому подходу, жизнь определяется носителем её свойств (например, белком); согласно второму подходу, жизнь рассматривают как совокупность специфических физико-химических процессов. И, наконец, третий подход - определить минимально возможный набор обязательных свойств, без которых никакая жизнь не возможна.

                    Жизнь можно определить, как активное, идущее с затратой полученной извне энергии, поддержание и самовоспроизведение специфической структуры.
                    Ответить
                    • tarsier > Frank | 16.06.2011 | 12:46 Ответить
                      Jeleznye avtomaty vpolne mogut byt' zaprogrammirovany na samovosproizvedenie i remont samih sebia. Ot etogo oni givimi ne stanut. Opredelenii jizni "mnogo", no na samom dele net ni odnogo. V etom vsia sol':)
                      Ответить
                      • Frank > tarsier | 16.06.2011 | 13:54 Ответить
                        Никто и не отрицает возможности небелковой жизни, да и ведутся работы с целью её создания искусственно.
                        Вы вольны отрицать все существующие определения жизни (в том числе и белковой) либо придумать очередное собственное определение. Разница будет лишь в том, что ваше личное непринятие существующих определений или ваше личное определение никому не интересно, поскольку не имеет какой либо ценности для других людей в целом или науки в частности (как минимум в том виде, которым вы тут "аргументируете").
                        Можете, например, считать, что все атомы во Вселенной двигаются по воле Аллаха, или Макаронного Монстра; и я не буду вас разубеждать.
                        Если вы хотите узнать что-то новое, вы вольны спрашивать и слушать ответы. Если ответы вам не нравятся, вы можете либо аргументированно обосновать своё мнение либо просто промолчать. Тратить чужое время на пустые препирательства я считаю неэтичным. Поскольку эти комментарии к статье будет читать множество людей и они не найдут в них смысла и пожалеют о потраченном впустую времени - рекомендую прекратить это бессмысленную полемику во благо читателей.
                        Ответить
                        • tarsier > Frank | 16.06.2011 | 14:10 Ответить
                          Vy iskajaete moi otvety, polemiku prekraschaju.
                          Ответить
                        • PIGIS > Frank | 14.09.2011 | 17:34 Ответить
                          Frank.
                          Офомили бы часть своих слов как цитату. А то не хорошо получается, по отношению к автору слов хотябы.
                          Ответить
                        • xDDGx > Frank | 28.02.2012 | 20:07 Ответить
                          Товарищи, ваш спор - бессмыслица. Ответить на такие вопросы как "что такое жизнь" современная наука не в силах, спорить на этой почве - глупо, ведь никто пока не знает на него ответа, и уж вы - тем более. Придумывание же умозрительных определений - дело неблагодарное.
                          Ответить
    • xDDGx > ВаняПетя | 28.02.2012 | 20:04 Ответить
      >>>"Ох, такую тоску нагоняют тупые туристы-программисты, которые бесконечно верят своим "убогим" кодам и примитивной логике на конечном множестве конечного числа цифр и операций, пусть даже исполняемых очень быстро"
      Вот только не надо оскорблений. И вообще, даже из этой статьи видно, что живые организмы иногда весьма напоминают компьютерные программы. Все эти "если, то", упоминаемые Марковым, это же, по сути, алгоритмы - основа компьютерной логики. Так что, в сравнении организма с программой что-то есть...
      Ответить
  • 5A5  | 21.10.2011 | 13:49 Ответить
    Здравствуйте, я извиняюсь за критику, но мне показалось, что как для статьи детской направленности (и не только), очень не хватает простых иллюстраций для описания процесса деления, может совсем схематично где какие зоны внешняя, внутренняя, где какая концентрация веществ А и Б, расположение определенных клеток. Думаю это намного бы упростило понимание смысла статьи для тех, кто впервые сталкивается с подобной информацией.

    Вот один из примеров описания где желательно иметь наглядную иллюстрацию: "У него есть «передняя часть», в которой много А, а концентрация Б растет спереди назад; у него есть центральный поясок, где максимальна концентрация Б; и у него есть задняя часть, где мало А и где концентрация Б убывает спереди назад. Наш зародыш подразделился на резко отграниченные друг от друга части, в которых клетки находятся в разных условиях и поэтому будут выполнять разные подпрограммы своей исходной общей программы."
    Ответить
    • xDDGx > 5A5 | 28.02.2012 | 20:08 Ответить
      Про иллюстрации - очень дельное замечание, действительно, стоило бы добавить для наглядности.
      Ответить
    • voidcaller > 5A5 | 22.10.2012 | 00:41 Ответить
      Пожалуй только программисты и смогут прочесть-понять Марков "Рождение сложности" http://lib.rus.ec/b/363124/read , глава 4, подглава "Приключения Protozoon (модель возникновения сложного организма из простого)". Иллюстрации там есть, хотя они скорее блок схемы.
      Ответить
  • diogen  | 08.01.2013 | 15:52 Ответить
    Существование программы требует наличия программиста. Поэтому программа развития эмбриона определенно возникла сама собой в процессе эволюции.
    Ответить
    • chech > diogen | 11.06.2013 | 20:38 Ответить
      Существование программы не требует наличия программиста. Она вполне может генерироваться случайным образом.
      Ответить
  • Keenahmee  | 10.04.2014 | 15:29 Ответить
    Отличная статья, огромное спасибо! Есть вопрос. Правильно ли я понимаю, что программа клетки представляет собой общую для всех разветвляющуюся блок-схему, в начале которой более общие условия, а после их выполнения/невыполнения уже более частные и далее все более и более специализированные?
    Ответить
  • leonid_ge  | 22.04.2014 | 21:23 Ответить
    Человеческое мышление устроенно так, что всегда хочется найти личность, персону, которая создала ту или иную вещь. Люди проводят параллель между биологической эволюцией и эволюцией технологической. Если автомобили, самолеты и компьютеры создали конкретные личности, то кажется, что и живые организмы должны быть кем-то созданы.

    Ошибка в этой логике в том, что ни автомобиль, ни компьютер, ни самолет - не созданы конкретной личностью. Не существует человека, создавшего тот компьютер, на котором я сейчас печатаю мое сообщение. Этот компьютер появился в результате длительной, постепенной эволюции.

    Боинг 747 не создан ни одним человеком ни даже группой людей. Это легко доказать: Леонардо Да-Винчи при всем своем интеллекте и желании создать летательный аппарат, не создал Боинг 747. Боинг 747 собирают на заводе по схеме множество людей и автоматов из уже существующих деталей (также очень сложных). Схему придумал не один инженер, и те, кто ее придумали - не придумали ее из ничего. У них имелись такие же схемы других (существовавших на тот момент самолетов). Они использовали информацию об устройстве других самолетов, внесли небольшие изменения и появился Боинг 747. Кроме Боинга 747 было и множество других моделей самолетов, которые не прошли отбор рынка. Они не прижились.

    Боинг 747 вообще невозможно было создать, не имея множество уже существующих моделей самолетов. Каждый изобретатель, ученый, инженер или даже просто рабочий вносил некое изменение в уже существующую систему. Потом система проверялась на жизнеспособность (обычно рынком). Большинство этих изменений не прижилось. Некоторые изменения оказались очень полезными.

    Технологическая эволюция - такая же постепенная и основанная на методе проб и ошибок, как и эволюция биологическая. Невозможно создать никакую сложную систему, не имея предшественника этой системы. Нельзя создать механические часы, если не изобретены шестеренки, пружины или грузы, маятник, циферблат и стрелки. И ни одному конкретному человеку не удалось изобрести сложный механизм из ничего.

    Например, Архимед был очень умный, но он не изобрел механических часов с маятником и шестеренками. Потому что это в принципе невозможно - создать что-то сложное, не имея чего-то похожего, пусть слегка менее сложного. Для создания СЛОЖНОГО нужна информация, которая не может возникнуть из пустоты.

    Создать жизнь на Земле в одночасье - невозможно, потому что все живые организмы и все их составляющие тесно связаны и взаимодействуют между собой. Да что там создать - возьмите готовые организмы и поместите их в новую среду - они немедленно погибнут. Попробуйте заселить слонами Антарктиду.

    Жизнь на Земле могла возникнуть только путем длительной биологической эволюции. Точно так же, как современная техника - путем длительной технологической эволюции.
    Ответить
    • afffr > leonid_ge | 02.12.2016 | 14:32 Ответить
      Отлично, тогда если мы уберем из этой огромной схемы одну лишь незначительную часть, то это не должно повлиять на создание Боинг 747, ну если и повлияет, то незначительно, то есть Боинг 747 будет не таким совершенным. Ну давайте попробуем убрать из этой цепочки, человека например... Ну сами посудите, какую часть из планеты земля (со всеми живыми организмами) занимает человек? Меньше тысячной доли процента, ну это совсем не повлияет на появления Боинг 747.

      А вообще, следуя логике эволюции, получается что микроволновка более совершенный и сложный организм чем человек, ведь она появилась на свет после эволюции человека! Получается, что бездушной природе(теории вероятности) проще собрать "в случайном порядке" человека нежели микроволновку! Вот так чудеса!!!!!

      А вы видели чтобы животные которые сформировались благодаря эволюции(что означает его превосходство к более раним видам) совершали акты самоубийства? Конечно нет! Ведь программа всегда совершенствуется! Она не может программировать себя на самоуничтожение! Но тогда объясните пожалуйста, зачем программе развиваться то такого сложного состояния как ДНК человека, чтобы потом самоликвидироваться(сигануть в обрыв, и т.п.)??? Где логика? Программа это-же свод правил которые соблюдаются неукоснительно, как закон сохранения энергии, передачи импульса и т.п.

      Может быть все дело в том, что из материальных предметов можно сделать лишь оболочку, которая будет двигаться в материальном мире лишь благодаря закону сохранения энергии и передачи импульса. А все остальное что связанно с мышлением, чувствами, выбором добра или зла(ДНК уж точно не определит что есть зло, а что есть добро), отвечает что-то другое, что ни как не связанно с материальным миром?

      Возьмите отдельно, из земли, все атомы которые присутствуют в организме человека, склейте их в таком-же порядке как они склеены между собой в организме человека. Как вы думаете, эта куча атомов оживет?

      Даже та программа из четырех строк, которая дана в этой статье в качестве примера, тоже должна быть кем-то написана. Даже если удастся склеить атомы таким образом чтобы они напоминали примитивную структуру ДНК, то это не будет рабочим кодом! Это тоже самое что заставить обезьяну бить по клавиатуре, и она набьет рабочий код поисковика Яндекса. Но и для этого ей нужно предоставить рабочий компьютер и клавиатуру. И если она его и набьет, то это будет лишь поисковик Яндекс, и он не сможет превратиться сам собой в художественный фильм!

      Если есть свод правил, значит они кем-то составлены, иначе правил никаких нет. Представим эксперимент: берем зеркало и лазерную указку, фиксируем указку в неизменном положении, и зеркало тоже. Жмем на указку, луч бьет в зеркало под углом в 45 градус, и отражается от зеркала под тем-же углом. Результат эксперимента будет одинаков независимо от того сколько раз мы нажмем на указку. То есть теория вероятности здесь не работает. О чем это говорит? О том что луч подчиняется какому-то правилу, иначе (если бы правил не было), то очевидно что и результат эксперимента предсказать было бы невозможно! Он был бы всегда разным. Тогда вопрос, где это правило написано, откуда луч знает о его существовании, и в конце концов, кто его придумал и зачем? Так как мы являемся лишь продутом огромного и сложного организма(проекта, механизма), и не сможем осмыслить его цель (по объективным причинам, часть механизма не может содержать в себя весь механизм), то и бравировать своими скудными знаниями, и в тем более утверждать что больше никого нет кроме нас, мягко говоря, смешно.

      Ну а в пользу создателя говорит еще тот факт, что мы нигде не наблюдаем неудачные попытки эволюции кода. Ведь если представить себе что код развивается в случайном порядке, и остаются лишь те попытки которые не разрушаются внешней средой, то посчитайте сколько возможных партий есть в шахматной игре, потом сравните шахматную доску с молекулой ДНК и представьте себе сколько там возможных комбинаций. И отсюда следуют вопросы: Где-же все эти неудавшиеся попытки(брак)? А вы уверены что наша структура самая успешная? Или мы тоже брак? Почему у человека не четыре руки? Ведь с четырьмя руками мы больше пищи бы добывали....

      Короче атеисты, не зная броду не сунься в воду!
      Ответить
      • leonid_ge > afffr | 02.12.2016 | 23:16 Ответить
        Браво!
        Ответить
  • Don Butadeus  | 11.02.2015 | 08:24 Ответить
    Спасибо за статью!
    У меня вот какой вопросик - если со спецификацией клетки когда в наличии уже более-менее сложный организм все понятно, то в самом начале не совсем ясно что происходит. Вот поделилась яйцеклетка, появилось что? Две идентичные яйцеклетки? Потом четыре? Так? Что собственно является триггером для появления первой специфичной неяйцеклетки (например клетки ткани)?
    Переформулирую тот же вопрос так - как я понимаю, специфичная клетка может поделиться только на свою точную копию, т.е. клетка печени стать клеткой уже крови не может. Превращаться может только копия яйцеклетки, так? Правильно ли я понимаю процесс - накопилась критическая масса 100500 клонов склеенных яйцеклеток и, грубо говоря, крайние клетки, под воздействиям внешней среды, стали превращаться в кожу.
    Блин, что-то дофига вопросов получилось...
    Ответить
  • dilukhin  | 26.02.2016 | 12:35 Ответить
    Ответ на вопрос прозвучал, но частично. Действительно, клетка работает по программе. И да, программа эта выглядит как набор условий "если-то", или, точнее, правил: (список условий для какой-то реакции)-> (сам алгоритм этой реакции). Только программа эта реализуется не клеткой в целом, а её ядром, и этот самый набор условий формируется не внешней средой клетки ("ты снаружи", "концентрация вещества Б вокруг тебя") а именно внутренней её средой. Недостаточно переместить специальную клетку в другие условия, чтобы она стала плюрипотентной, понимаете? Невозможно клонировать овцу, просто поместив любую её клетку в матку - только если заменить для ядра этот "набор условий", пересадив его, скажем, из обычной клетки в яйцеклетку, ядро начинает работать, как родное яйцеклеточное! В общем, ядро хранит постоянную информацию, а цитоплазма запоминает оперативную, временную, что позволяет клетке знать, кто она и где она. Кстати, механизмы превращения информационных цепочек на основе набора правил и текущего состояния очень подробно исследованы Аланом Тьюрингом. Законы, позволяющие жизненным формам появляться "самим по себе", якобы без программы, называют генами Тьюринга. Это, например, форма суставов, соотношение размеров мышц у животных и форма ствола у деревьев.
    Ответить
Написать комментарий

Другие вопросы


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»