Category: дизайн

thinking

Разумный дизайн. 3

К посту 2 про разумный дизайн задали отличный вопрос: почему память и функция в моем "разумном дизайне" жизни д.б. разделены; ведь не очевидно, что это так. На вопрос можно ответить технически (что я попытался сделать).

С чисто инженерной точки зрения иначе невозможно при нынешней организации клетки. Транскрипционные гены - наиболее консервативные в природе: наш общий далекий предок (LUCA) потому общий, что обзавелся рибосомой, способной точно превращать последовательность нуклеотидов в последовательность аминокислот. Короткий пептид не свернется уникальным образом, не сможет он и связаться со своим субстратом как надо. В клетке тысячи плотно размещенных белков, есть и другие структуры, они не должны с друг другом взаимодействовать нежелательным образом. Это накладывает ограничения на вариацию генома: репликация должна идти с ошибкой менее 10^-4 (это у вирусов). У бактерий это 10^-6, у нас - порядка 10^-9. Для этого нужна исключительная стабильность и воспроизводимость матрицы. Других примеров мы не знаем: наша жизнь посторена на таком калькулюсе. Но никто не запрещает пофантазировать. Одна из таких фантазий - РНК-мир, где РНК и носитель памяти, и катализатор (полимераза).

Произойдет ли в РНК-мире разделение функций. Да! - учит мудрый Кунин, произойдет.
http://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1002024
В таком мире будут РНК-паразиты, которые ничего не катализируют, а только реплицируются за чужой счет. Оказывается, в некоторых допущениях разделение ролей сделает систему более защищенной против быстро эволюционирующих РНК-паразитов. Утверждается, что химическая стабильность для ДНК не важна (да у LUCA ДНК и не было), "ДНК" - это РНК, которая имеет только (или предпочтительно) функцию памяти.

Из других РНК-сценариев мне понравился этот
http://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1003936
Идея простая: если участок РНК занимается катализом, он не может одновременно служить матрицей; чтобы сложить РНК в каталитический центр, нужен длинный участок. На это накладывается соображение о разных функциях разнонаправленных РНК-цепочек. Похоже, этого уже хватает для заметного разделения памяти и функции. Это разделение в РНК-мире не может быть полным (то же самое и с другой моделью), так как любая РНК в принципе может быть матрицей, но статистически это возможно.

***

Мне ближе другая идея - прогенот Везе. Это гипотетическая "клетка", в которой и репликация и транскрипция и трансляция идут с большой ошибкой. Современные рибосомы имели несовершенных предшественников. Когда возник совершенный транскрипционный/трансляционный механизм, "клетка" полностью изменилась. Это похоже на задачу конструирования завода, где каждый станок выпускает 10% брака, а в отделе качества - трехлетний мальчик, которому скучно. Естественная реакция: починить станки, мальчика заменить на дядю. Однако, если это невозможно, нужно реорганизовать весь процесс под то, что имеется.

Вот это уже разумно-дизайнерский подход. Существующая организация клетки для прогенота не годится. Например, метаболизм должен быть устроен совсем иначе. Если такие бракованные белки начнут плавать в цитоплазме и с другом взаимодействовать, будет жуткая каша. Никаких взаимодействий, никаких энзиматических комплексов. Все белки дожны быть иммобилизованы. Никакого контакта, кроме предназначенных им субстратов. Если они не работают, то и пусть; лишь бы не мешались. Такой подход избавляет от забот, связанных с неправильным фолдингом, неизбежным при 10% ошибке. Достичь этого можно, например, так: в мембрану засовываем нечто шарообразное. Нечто пакуется в шестигранную решетку. К каждой сфере прикрепляем белок: энзиматическое поле. Подобной реконструкции нужно подвергнуть каждую часть клетки. Сконструировав прогенота, уже можно задаться вопросом, насколько критическим для него является полное разделение памяти и функции.

Сначала мне казалось, что это дурацкая затея (лучше сделать правильно и сразу), но вот уже неделю я думаю урывками... и все более увлекаюсь... Сложность и необычность задачи сама диктует интересные решения. Мой воображаемый прогенот начинает все более смахивать на биохимичекий вариант интегральной платы, и все менее - на привычную клетку, его источник вдохновения.

Подумал - а ведь это интересная задача не только с химической точки зрения. Как, например, программист подошел бы к созданию программы, зная, что только 90% кода будет правильно воспроизведено при выполнении? Возможно ли это - и как?

Разумный дизайнер, слепой часовщик... --- а если так:

Даешь разумный дизайн слепого часовщика!
thinking

Разумный дизайн. 2

Платон учил, что высоко в небесных сферах обитает рыба идеальная, вечная и совершенная, а наша земная щука - ее несовершенное подобие. Изучение щуки полезно существу разумному лишь постольку, поскольку приближает к рыбе идеальной, остальное же - забава и суемудрие.

Истинно так, и не надо быть сократиком, чтобы в этом убедиться. Существует ограниченное число принципиально разных способов достижения плавучести в воде. Неважно, как возникла рыба, и что она собою представляет; не тонет рыба потому, что использует один из таких способов. Способы эти определяются законами мира; конкретное решение будет разумным уже потому, что другим быть не может.

***

Платонический ход рассуждения применим и к органической жизни в целом.

Я предложил на прошлой неделе гипотетичекий эксперимент: конструкцию жизни de novo. "Еда" на входе, "фекалии" - на выходе. Цель - ну, например, убыстрение достижения термодинамического равновесия сглаживанием энтропийных градиентов. Предложенное решение - линейный полимер с ограниченным набором функциональных групп (это самое простое решение). Учитывая местные условия, все функционирует в воде. Это упрощает задачу, т.к. позволяет использовать гидролиз связей. Очень удобно.

Далее начинается логика задачи. Почему, например, мономеры такого полимера д.б. хиральными? Потому, что глупо располагать функциональные группы симметрично, независимо от нужды, чтобы избегать хиральных центров. Если начинать соединять такие мономеры как попало, невозможно получить воспроизводимую форму, а узнавание молекул и катализ ее требует. Значит, необходим стереоконтроль на всех этапах сборки. Вот и вся загадка хиральности в природе. Или: почему таких мономеров столько-то? Во-первых, они должны обеспечить столько-то химических функций (каких и сколько можно обсуждать, но 10-15 - минимальный набор). Во-вторых, их должно быть достаточно для того, чтобы полимер свернулся уникальным образом. Если полимер слишком короткий или набор мономеров слишком мал, этого не произойдет, будет путаница. Все это накладывает ограничения на передачу информации - ее с необходимостью будет много (полимер длинный и их много). Естественный вопрос: можем ли мы использовать для ее хранения и обработки те же полимеры, какими мы собираемся устроить метаболизм? Ответ - нет, что бы там не говорили сторонники РНК мира. Это негодное решение.

Химические реакции никогда не идут с 100% выходом. Полимеры-катализаторы будут постепенно деградировать. Если хранить в них информацию, она будет изменяться. Требования к долгосрочному хранению, считыванию и копированию (большого количества) информации и требования метаболической активности слишком разные. Даже в компъютерах функции памяти и обработки разнесены. Их соединение неразумно. Даже если мы начнем с одинаковой структуры, она начнет изменяться в двух противоположных направлениях, потому что так лучше. Одно приведет к оптимизации стабильности, другое - к оптимизации реактивности. Начальная точка значения не имеет, а конечный результат предопределен. Можно продумать, каковы требования к идеальному носителю информации, составить их список. После этого поглядеть на ДНК. Это один из вариантов удовлетворения требований. Он не единственный, но таких способов (с точки зрения общей структуры) не так уж много. Например, рудиментарный способ коррекции ошибок должен существовать с самого начала, следуя из структуры. Ошибка копирования должна быть не больше 1е-4 с самого начала.

В таком духе можно пройти по всем компонентам. Там, где взору ученого представляется тайна, конструктор видит целесообразность. Конечно, есть множество возможностей при каждом выборе, но возможности эти сродни плавучести: выбор есть, но он конечен, хотя и велик.

Может быть, гипотетический слепой часовщик собирает все подряд, да что толку: работает только то, что заранее одобрил разумный дизайнер с его небесным чертежом. Общие принципы конструирования клетки настолько же определены характером нашего мира, сколько плавучесть рыбы. Хаотический перебор возможностей (а этого никто и не предлагает) все равно ведет к разумному дизайну. Другой не работает.

Контрпримером к сему заключению любят приводить разные нерациональности в природе. Я никогда не мог понять, что они должны доказывать.

В любом человеческом творении можно найти недочеты; это не свидетельствует о неразумности их творца. Напротив, многие недочеты рациональны (если сделать "вечную иглу для примуса", новые иглы перестанут покупать). Я могу пенять на отсутствие у нас аэробного кишечника (у термитов он имеется - потому интересно было читать комментарии о том, что это, во-первых, невозможно, а во-вторых, не имеет значения). Но у насекомых есть трахеи; воздуховодные трубки можно подвести к стенкам кишечника. Я не представляю, как достичь подобного у позвоночного без радикального изменения конструкции. Да, это было бы замечательное приспособление, но как из точки А попасть в точку Б? Без продуманного плана на сотню-другую миллионов лет с такими жалобами лучше не спешить, как заметил один иностранец на Патриарших прудах.

Кстати, разум говорит и о том, что платонический взгляд на происхождение жизни неминуемо победит. Всем до чертиков надоели пустые гадания о том, как "сама собою" неизвестно где и как возникла органическая жизнь. Мы не узнаем, что было миллиарды лет назад. Найти другой пример в окрестностях шансов мало, да и не увидим мы, конечно, происхождения и этой другой жизни: вместо одной неразрешимой загадки появятся две. Узнать, что такое жизнь, как она появляется и с чем ее едят, мы можем одним способом: сделать ее самим de novo. Поскольку иначе, чем изпользуя разум, мы сделать это не можем, результат заранее предопределен: это будет разумный дизайн. Hадо и о будущем побеспокоиться: через пол-миллиарда лет планета перестанет быть обитаемой, а превращение других планет в комфортабельное для нас место занимает время.

А если кого-то от этого трясет, то это их проблемы. Могут гордиться чистотой философских взглядов и мешать поварешкою первобытный бульон до посинения.
thinking

Креационизм версус Дарвинизм

Во всю соревновались во времена моего детства.

Американский дизайн был продуман до мельчайших деталей и создан людьми, явно имеющими что-то на уме. Советский дизайн не имел телеологической цели, состоял главным образом из аппендиксов и зубастых клювов и зарождался на основе производительных мощностей, которые неизменно существовали для чего-нибудь другого, вроде оборонки. Археологический слой пестрел страннейшими провалами и неожиданными заимствованиями, а в существовании "разумного дизайна" во всех этих колченогих стульях, самовозгорающихся телевизорах и ботинках-говноступах сомневались даже партийные кадры.

И меня спрашивают, как мировоззрение связано с батарейками!

Очень просто. Идеи Аурбаха революционны, а не эволюционны, все тесно взаимосвязано и прекрасно продумано, а не наляпано из разных статей, как это обычно бывает, за этим прячутся глубокие химические соображения, и сделано все для пользы людей, а не для выживания в академической среде. А другие могут верить сколько им влезет, что из их комбинаторной активности под влиянием творческой роли индексов цитирования вылезет нечто путное.
thinking

Неразумный дизайн

http://ivanov-petrov.livejournal.com/1838041.html?thread=94513369#t94513369

Правильно И-П пишет. Несовершенство мироздания нашли, понимаешь ли...

Впрочем, удивляться не приходится. Мозги-то их находятся в черепушке, а не накручены вокруг пищевода, как у осьминогов. Разве таким нерационально устроенным органом можно что-нибудь понять?

Вот и я про то же.