materiale de studiu pentru un proiect mobil de clasă de inteligență artificială

Alte capitole
Algoritmi genetici
Programare genetică
Embriogeneza artificială
Proiectare evolutivă
Calcul interactiv evolutiv
Ecogramă
Hardware evolutiv

care este

Bazele teoriei evoluționiste

Evoluția este un proces complex în care formele de viață mai simple devin mai complexe, din punct de vedere al dezvoltării și mai perfecte. Darwin și-a formulat ipoteza, care explica procesul evoluției, într-un moment în care nu se știa nimic despre natura eredității. Ignorarea geneticii i-a cauzat probleme considerabile, de care el însuși era conștient și poate de aceea a primit de la învățăturile lui J. B. Lamarck (1744-1829) semnele ideii de moștenire a trăsăturilor dobândite. Chiar și în timpul vieții sale, Brno, din nou, Gregor Mendel (1822-1884) a dezvăluit legile de bază ale geneticii, dar aceste descoperiri au căzut în praful uitării timp de decenii. Este clar că redescoperirea geneticii a trebuit neapărat să corecteze anumite aspecte ale teoriei lui Darwin. Completarea ideilor lui Darwin cu cunoașterea geneticii moderne și înlăturarea ultimelor urme ale lamarckismului (așa-numita „nouă sinteză”) sunt singurele două corecții care îl fac ceea ce se numește uneori neodarwinism. Voi încerca acum să descriu pe scurt teoria evoluției în înțelegerea actuală, așa cum este dată, de exemplu, de cunoscutul popularizator al darwinismului, Richard Dawkins.

Dacă nu subliniez acest lucru în special, termenul de specie va însemna o specie de animal, nu o specie de plantă, deoarece noi, oamenii, suntem și „animale”, nu plante și suntem interesați de darwinism, în principal pentru că vorbește și despre originea noastră.

Cu toate acestea, aș dori să încep prin a aminti câteva noțiuni de genetică. Informațiile despre structura corpului unui individ sunt conținute în moleculele ADN, fiecare dintre acestea fiind alcătuită dintr-o pereche de nucleotide - secvență liniară. Fiecare nucleotidă este alcătuită din bază de azot, pentoză (deoxiribuză) și acid fosforic. Nucleotidele diferă între ele numai prin baze, iar moleculele ADN ale tuturor organismelor vii au doar patru baze diferite (adenină, guanină, timină sau citozină). Unitățile elementare ale informației genetice sunt triplete de nucleotide, care determină (codifică) ordinea aminoacizilor din proteine. Tripletele sunt „alfabetul” prin care sunt scrise informațiile genetice despre întregul organism și, prin urmare, sunt numite și codoni. Moleculele ADN sunt foarte lungi și, prin urmare, sunt de obicei „ambalate” în cromozomi. Acestea sunt conținute în toate celulele fiecărui organism. Acele secțiuni sau combinații de secțiuni de ADN care poartă informații fără ambiguități despre trăsăturile individului sunt numite gene. Ansamblul tuturor genelor pe care le definește un individ se numește genom. Deoarece modificările ADN pot duce nu numai la modificări ale genelor individuale, la recombinarea acestora, ci și la o schimbare a lungimii ADN-ului și, astfel, la o schimbare a numărului de gene, ar fi inexact să vorbim doar despre modificările genelor. . De aceea prefer termenul de schimbare a genomului.

Genele au de obicei mai multe alternative la o trăsătură, numită alele. Exemple de alele pot fi cele responsabile de diferite culori ale ochilor sau diferite tipuri de sânge. Setul de alternative pe care un individ îl poartă în genomul său se numește genotip; trăsăturile care se manifestă cu adevărat în structura corpului unui individ se numesc fenotip. Relația dintre fenotip și genotip este legată de o.i. cu fenomene de recesiune și dominare, care provoacă unele alele, chiar dacă sunt prezente în genomii ambilor părinți, să nu apară extern la descendenți: un părinte cu ochi căprui poate naște un copil cu ochi albaștri (maro este alela dominantă).

În acest moment, ar trebui subliniat faptul că ignoranța genetică i-a cauzat lui Darwin o problemă tocmai pentru că el credea că trăsăturile părinților săi erau medii, așa că a avut dificultăți în înțelegerea modului în care mutația poate fi susținută pentru multe generații de împerechere cu parteneri nemutați. După medie, ar trebui să se piardă în câteva generații, iar această idee i-a provocat lui Darwin multe nopți nedormite. Astăzi știm că o mutație este o schimbare permanentă a genomului (echipamentul genetic al unui individ) care nu se schimbă până la următoarea mutație a unuia dintre descendenții săi. Este admirabil faptul că, în ciuda necunoașterii acestui fapt, Darwin nu a abandonat ideea de dezvoltare acumulând mici schimbări.

Mutația se întâmplă întotdeauna numai unui singur individ, i. mutația nu este ceva care afectează o întreagă specie sau un grup mai mare de animale. Cu o singură mutație, un individ a început o călătorie care l-ar putea face strămoșul unei noi specii, care ar putea deveni ulterior un nou gen, celad (familia), ordin (ordo), clasă sau fermier. (Phyllum).

Al doilea lucru important, dar trivial evident este că mutațiile apar înainte de reproducere, în timpul gametogenezei. În principiu, diferiți spermatozoizi ai unui lup pot avea mutații diferite. Un embrion care rezultă dintr-un genom mutant nu poate face nimic în legătură cu acesta în timpul dezvoltării ulterioare. Când se maturizează, poate transmite descendenților săi o nouă trăsătură conform legii lui Mendel, dar nu trebuie. Acestea sunt singurele alternative. Legile lui Mendel sunt „binare”, sunt de tipul da-nu.

O a treia trăsătură importantă a mutațiilor este frecvența lor ridicată, care este subestimată în mod deliberat de adversarii teoriei evoluționiste. Ei subliniază că mutațiile adevărate (inserții, deleții sau rearanjări ale bazelor nucleotidice) apar ca urmare a acțiunii enzimelor reparatoare de ADN, cu o frecvență de doar aproximativ un milion pe celulă și o generație. Cu toate acestea, ar trebui luată în considerare și numărul de mutanți potențiali. Chiar dacă mutațiile au apărut la un singur descendent pe milion, cu câteva milioane de descendenți ai unei specii, acestea ar putea apărea de mai multe ori în fiecare generație. Și e suficient! Argumentarea rarității mutațiilor, uitarea numărului uriaș de indivizi expuși lor, este o banală eroare logică! În plus, având în vedere că mutațiile pot afecta genele reglatoare, având în vedere rolul duplicării și recombinării, nu se teme imposibilitatea unei schimbări dramatice în miliardele de ani pe care evoluția a avut-o. Acum se confirmă faptul că o persoană medie se naște cu aproximativ 50-100 de mutații, dintre care aproximativ 3 sunt eficiente, i. ele provoacă de fapt o modificare a proteinei.

Genomul este un plan de construcție pentru formarea embrionilor. Genomul nemutat va forma puietul comun al speciei. Genomul mutat creează un embrion diferit. Diferența poate fi atât de dăunătoare pentru un tânăr încât nici măcar nu va trăi să nască sau să moară la o vârstă fragedă. Există, de asemenea, mutații pe care nici măcar nu le cunoașteți despre pui și care nu au niciun efect asupra vieții sale viitoare - sunt complet neutre. Cu toate acestea, sunt și cele care îl vor aduce într-un fel sau altul beneficii. Trebuie să mă prezint puțin aici, deoarece termenul de beneficiu este folosit de oameni în sensuri diferite. O mutație benefică este una care aduce beneficii organismului pe care l-a afectat prin obținerea de alimente și reproducere. Beneficiul nu înseamnă ceva despre care animalul știe. Chiar și un potențial observator uman nu poate ști despre beneficiul unei mutații. De obicei, se poate observa doar acumularea mai multor mutații benefice, după care este clar prin ce proprietate fizică mutațiile au favorizat individul. Prin schimbarea mediului, mutația inițial neutră poate deveni benefică, dar și dăunătoare.

Și aici ajungem la conceptul cheie al ideii lui Darwin, care se numește selecție prin selecție naturală, și a apărut așa ceva. Darwin a observat un surplus imens de populație de orice fel. T. R. Malthus (1766-1834) i-a confirmat doar ceea ce știa foarte bine el însuși: că populația fiecărei specii crește în condiții naturale printr-o serie geometrică. El a fost lovit de disparitatea dintre fertilitate și numărul de adulți. Printr-un calcul simplu, se poate observa că doar o mică parte din populația majorității speciilor va trăi până la vârsta de reproducere. Această constatare înseamnă că este foarte dificil să supraviețuiești în condiții naturale, că există prea puțină hrană pentru prea multe guri flămânde, că sunt prea mulți prădători care pândesc neatenția ta, prea multe boli care sunt foarte bolnave. Înseamnă că puțină neatenție este suficientă și s-a terminat. Când ești un animal sălbatic, trebuie să stai cu ochii pe tulpini zi și noapte doar pentru a supraviețui deloc. Și dacă doriți să produceți descendenți, aveți prea mulți concurenți care doresc aceleași femele.

Darwin a numit această situație o luptă pentru viață. Să ne amintim cuvintele autorului însuși:

„Ar trebui să subliniez de la început că folosesc termenul luptă pentru viață într-un sens larg și figurativ și includ în această noțiune dependența unei creaturi de alta. Dar se spune că o plantă de la marginea deșertului se luptă trăiește cu secetă, o plantă care produce mii de semințe în fiecare an, dintre care doar una crește în medie, putem spune că luptă împotriva plantelor. din aceeași specie sau alte specii care acoperă în prezent solul. "(Cu privire la originea Specia 1859)

Această situație are consecința simplă că fiecare, chiar și cel mai mic, cel mai nesemnificativ avantaj, un avantaj invizibil, îți poate salva viața, îți poate permite să concepi măcar o dată în viață descendenții în care ai trăit. Dacă nu ar fi teribila concurență, dacă nu ar exista lupte pentru viață, nu ar exista nici o evoluție, nu ar exista nicio rasă între ghepardii din ce în ce mai rapizi și gazelele Thompson din ce în ce mai atente. Mutațiile pe care nimeni nu le-ar selecta ar fi ca niște cicatrici care fug dintr-o cutie de hârtie deschisă în toate direcțiile. Selecția funcționează astăzi și peste tot. Pur și simplu nu o poate vedea unde este reglementată de lupta pentru existența goală. Orice abatere în direcția greșită este exclusă imediat, la fel ca în cazul reproducerii domestice, se păstrează orice abatere, care este plăcută crescătorului, indiferent dacă este benefică pentru animal sau nu.

Dar opusul este valabil și: orice variație a genomului care permite purtătorului său să supraviețuiască și să producă descendenți va face ca acesta să fie păstrat în descendenți. Chiar dacă provoacă chiar și un mic și mic avantaj, ponderea celor care îl au va crește în populație. Populațiile sunt întotdeauna limitate: un hectar de savană cu o familie de lei hrănește doar un anumit număr de gazele și, prin urmare, supraviețuirea unuia înseamnă, figurativ vorbind, dispariția celeilalte. Apariția a aproape fiecare trăsătură nouă duce la polarizarea populației de echilibru până acum.