Иванов-Петров Александр (ivanov_petrov) wrote,
Иванов-Петров Александр
ivanov_petrov

Что может биоинформатика, М.С. Гельфанд

http://elementy.ru/lib/430895
Мне здесь интересно остановиться вот на какой штуке. Завершение текста - об эволюции, как работы по молгенетике и биоинформатике повлияли на...

"На мой взгляд, самое интересное — это эволюция регуляторных систем. Мы достаточно много знаем про эти системы у бактерий и можем представить, как меняются регуляторные системы, как локальный регулятор вдруг начинает управлять десятками генов или меняет специфичность, как перестраиваются регуляторные каскады. И это может быть очень важно с фундаментальной точки зрения, потому что здесь можно пойти гораздо дальше. Отличие человека от шимпанзе или даже от мыши едва ли обусловлено набором генов: они у млекопитающих практически одни и те же, если сравнивать по набору функций. Причина скорее в регуляции: какие гены, когда и в каких тканях активны.

Скорее всего, «скачки» эволюции, любые резкие изменения морфологических признаков обеспечиваются как раз на уровне регуляции. Мы уже знаем такие примеры у бактерий, дрожжей и других относительно простых организмов. У большинства бактерий имеется один железный репрессор, который реагирует на присутствие ионов железа и регулирует множество генов: белки, обеспечивающие запасание и транспорт железа, железозависимые ферменты. А у других бактерий есть три разных репрессора, которые эти функциональные группы поделили: одни регулируют запасание железа, другие транспорт и синтез, третьи — ферменты. Это на самом деле радикальное изменение, был один ответ на железо, а получилось три разных.

Есть замечательные экспериментальные работы, выполненные на многоклеточных. Почему морской еж единственный среди иглокожих имеет твердый скелет? Ответ предложил Эрик Дэвидсон из Калифорнийского технологического института. Он изучил регуляторный каскад, который отвечает за развитие этого скелета, а потом нашел этот каскад у морской звезды, только у нее он включается существенно позднее, поэтому развиваются лишь основания иголочек, не соединенные между собой. У ежа тот же каскад включается на какое-то количество клеточных делений раньше, соответственно захватывает большее число клеток, и развивается сплошной скелет. Таким образом, чисто регуляторное изменение дает абсолютно новый признак.

У меня есть надежда, что сравнительный анализ регуляции даст ответы на вопрос, который беспокоит палеонтологов и морфологов на нынешнем этапе развития синтетической теории эволюции: каким образом накопление мелких изменений дает радикально новые признаки? Похоже, что это можно объяснить перенастройкой регуляции. Мы уже умеем это делать на простых организмах, но рано или поздно очередь дойдет и до более сложных. И когда это случится, произойдет третий большой прорыв в этом направлении, если первым считать дарвиновский естественный отбор, а вторым — соединение эволюционной биологии с генетикой."

---------------------------
Так вот, что я сказать-то хочу. Мне кажется, что эти 4 абзаца ("самые интересные") могли быть написаны лет сто назад. Вскоре после открытия Шпеманом индукции и рождения представлений о взаимодействии в органогенезе. Годам к 30-м были сделаны работы Шмальгаузена.

От того места, от конца 30-х и начала 40-х годов было два пути. 1) серьезное теоретически фундированное изучение процессов эволюции и развития. Создается мощная теоретическая база, исследуются важные, узловые (как указывает теория) случаи - и развивается, достаточно быстро, концепция, увязывающая процессы индивидуального развития и эволюции. Там имеется масса очень трудных и запутанных случаев, очень много нетривиальных следствий - работы были бы крайне интересны.

2) Теория не входит в головы - слишком трудно вырастить достаточную массу ученых, которые способны были бы мыслить таким образом. Нет технологий "создания людей", которые бы регулярно решали такую задачу - и потому многое фальсифицируется, теряются возможности для различеняи туфты и серьезных работ. И тогда надо всю работу переводить на уровень ниже - на более механический уровень.

Анализировать на очень мелком уровне работу этих регулировочных механизмов, когда это уже не конструкции мысли, а конструкции мысли с впаянными в мысль "силиконами" - данными множества приборов, компьютерных схем и пр. Так что возникает впечатление комбинации сравнительно небольшого числа элементов. И тепепрь вместо теоретизирования "высоким штилем" (ну, скажем - вместо объектного программирования) той же дорогой можно попытаться пройти "механически" (программированием низкого уровня) - когда непосредственно будут получены данные, как работает такой-то регулирующий механизм, на что влияет и пр.

Мне предвидится следующая стадия. Там окажется слишком запутанная картина, и пройти наощупь, механически - не получится. Можно будет иногда создавать "задуманные свойства", а вот понимать будет не получаться. Слишком мелкой дробности картинка. И тут можно двояко: либо вновь пытаться создать некоторую теорию, не сводящуюся к микромеханике переборов, либо удовлетвориться конструктивизмом - то есть решать только те задачи, которые решаются.

Ну, может быть, это я от незнания так думаю. Просто сильное ощущение "второго раза", и такое же сильное, что "третьего не миновать".
Tags: biology4, books6
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 52 comments