Jan Toman: Evoluce evolvability aneb Proč ještě nevznikl život v počítači? (Živě PřF UK, Praha)

[@Hugoslavian]

Mám stále problém s výkladem evoluce, jako výsledku přizpůsobování organismů. Evovabilita přece není schopnost organismů přizpůsobovat se změnám prostředí, ale důsledkem testování zcela náhodných mutací následkem chybné replikace DNA (RNA) prostředím - oběť mutace buďto nepřežije, nebo naopak přežije, a nadále prosperuje (tedy zdánlivě evolvuje). Na tom není nic o přizpůsobování, protože drtivá většina mutací prostě nepřežije. A o tom je vlastně celý Vesmír. A to je na evoluci to nejfantastičtější, že je výsledkem failů, které se (opět náhodně, popř. omylem) velmi výjimečně v populaci zafixují, pokud nevedou k omezení nositele.

[@IvyRoseCute]

No evoluce je mnohem komplexnější a neskládá se jen z pouhých náhodných mutací, jak se zjednodušeně vysvětluje. Jak přednášející sám říkal, nevíme, jakým způsobem vůbec došlo k mechanismu kombinování genetických informací, nebo obecně spíš nějakých struktur, které ještě nebyly genomem. Schopnost přenosu genetické informace dobře známe a často se opomíjí minimálně ze dvou běžných mechanismů. Prvním je horizontální přenos genů mezi různými druhy, ať už formou konjugace, nebo transformace. Jednoduše se potká bakterie A s bakterií B. Každá jiného druhu. Obejmou se 😍 a předají si část genetické informace. Tato mechanika vytváří pak například Antibiotický paradox, kdy se resistence přenáší mezidruhově a tedy klidně symbiotická bakterie může odolnost přenést na patogenní. A máme problém. 👿 U jednobuněčného života je pak běžné i to, že přejme část genomu z prostředí a vzniká potenciál pro nové změny. Další důležitá mechanika, které ovlivňuje evoluci je přenos genů pomocí virů. Na ty se v této diskusi zapomíná, i když výzkum jasně ukazuje, že část naší genetické informace pochází z virů a sami vytváříme léčiva, která pomocí virů dodávají potřebné data do buňek. Jelikož po většinu času byla země osídlena jednobuněčnými organismy, 😇 tak je jasné, že tyto mechaniky kuchtili tu obrovskou kuchařku, ze které se pak začal tvořit komplexnější mnohobuněční život nějakou tu dobu. Nemluvě pak o C-value paradoxu, kdy jednodušší organismy mají mnohem víc genetického materiálu než ty komplexnější. Často se tento paradox udává jako důkaz teorie stvoření. 🤔A jelikož jsme v oboru spekulace, můžeme zkusit jiné vysvětlení a to jako důsledek onoho míšení, které pozorujeme i dnes. Konec konců jednobuněčné organismy měli 3 miliardy let 🥹 na to, aby vytvořili všemožnou spleť genetického kódu a jen 600 milionů let, co je 1/5 času se zkouší varianty s mnohobuněčnými tvory. K tomu nemůžeme opomenout další mechaniku, která ovlivňuje tentokrát mnohobuněčné organismy a to je život v symbióze. Můj oblíbený příklad je tvorba HMO sacharidů. Ty jsou součástí mateřského mléka, které tvoří ženy. Děti však nemají enzymy pro trávení těchto komplexních sacharidů. Jejich fermentace, které probíhá ve střevě však vytváří důležité metabolity pro růst mozku, nervové soustavy a imunitního systému. Jinak řečeno, v jistém okamžiku jsme uzavřeli trvalé spojenectví s bifidobakteriemy a lidské samice začali tvořit pro ně potravu a na oplátku jejich mláďata dostávají výživu pro své naducané mozečky 🧠, aby mohly být lidmi, jak je známe. Samozřejmě výsledky výzkumu mikrobiomu jsou teď velice populární a je spousta příkladů, jak jsme s naší faunou provázáni a jak se vzájemně ovlivňujeme. Tyto větší, nebo menší spolupráce pak také mají vliv na to, co zveme evolucí. A pak samozřejmě máme konečně onen přirozený výběr, náhodné mutace, dědičnost a následné predispozice, vliv prostředí, adaptabilitu. To, že tato mechanika funguje vidíme prakticky denně na nás lidech. Změna stravování, změna životního stylu, prodlužování života. Zamoření prostředí. Vše na nás vytváří tlak, v jehož důsledku máme rozšíření oněch pověstných civilizačních chorob. Nakonec jak se říká, evoluce nedělá věci dokonale, ale dostatečně. 🫣Jak zaznělo i na přednášce, tak u pozorovaných jevů nakonec sklouzáváme ke Gaussově křivce, protože extrémy nakonec nevedou k nejoptimálnější strategii. A možná se to mění v okamžiku, kdy vnější okolnosti převáží do extrému, ale to jsou už takové spekulace. Avšak jak ukazuje japonský výzkum testující odolnost organismů ve vesmíru, tak nakonec obyčejný bacil, rozšířený po celé zemi, si zaspórovaný poradí lépe, než mytická želvuška, co jen ukazuje na to, jak málo životu vlastně rozumíme. 🥰

[@Vencino]

nelíbí se mi termín náhodné mutace. neni to náhodou tak, že mutace způsobují konkrétní věci/procesy za konkrétních podmínek?

[@Hugoslavian]

@@Vencino : To je ten všeobecný omyl - mutace není nijak řízeným mechanismem - jsou důsledkem chyb při kopírování DNA. Potenciální úspěch mutace testuje, jak její nositel (tedy spíše postižený touto chybou) prosperuje. K mutacím dochází i bez závislosti na změnách prostředí, a pokud ano, zpravidla zcela opačně, než si věětšina lidí představuje - vedou k záhubě postiženého organismu. Naopak - mutace, ke kterým dochází zcela nezávisle na změnách prostředí, vedou občas (a velmi zřídka) k tomu, že svého nositele posílí. To, že konkrétní mutace posílila svého nositele a rozšířila se dále ve změněném prostředí, sledujeme pouze u úspěšných jedinců, protože jedinci (kterých je mnohem více), kteří prodělali libovolnou jinou mutaci, popř. nebyli postiženi fatálně genetickou změnou (tedy chybou v replikaci DNA) už často nepotkáváme - vyhynuli. Ač je to pro mnoho lidí zcela nepochopitelné, náhoda vede mnohem efektivněji k evoluci nižších živočichů, než libovolný konstruktivní záměr.