Потребителски вход

Запомни ме | Регистрация
Постинг
21.10.2014 13:37 - Мутациите в ДНК и генетичната ентропия
Автор: django Категория: Други   
Прочетен: 1435 Коментари: 0 Гласове:
-2

Последна промяна: 21.10.2014 14:23


 Нека да разгледаме еволюцията от гледна точка на създаването на един нов ген, който според изследванията на генетиците, може да е разположен в една или повече области в ДНК. Трябва да напомним предварително, че този нов ген не не се появява в благоприятни лабораторни условия, а в реална сложна среда. Така за да се генерира нов сложен вид организъм от свой базов предшественик, е необходимо да предизивкаме множество комплексни модификации в ДНК в различни нейни части, за да могат органите и системите на този нов организъм да получат нова функционалност. Например ако сте променили структурата на някоя от костите на скелета, трябва  да промените също и структурата на мускулите, кръвоносната система, лимфната система, програмирането в мозъка, и т.н. Това изисква сложна модификация на ДНК в много различни гени и местата за активиране и деактивирато им едновременно, за да заработи необходимата промяна и да имаме нов функционален вид. Трябва да се добави нова информация в ДНК (нови нуклеотиди), но може и част от старата информация (излишните нуклеотиди) да се изключи, за да не пречи на новата функционалност. 
Нека разгледаме проблема в най-елементарен вид.
Да започнем с ДНК на животно, което има 2 милиарда двойки нуклеотиди. Ние случайно ще създадем допълнително "копие" на една от секциите от ДНК -  генетичен комплекс или ген, който разполага с 5000 нуклеотиди. Ще поставим това копие на ново място в ДНК в опит да започнем да създаваме нов вид и функционалност. ДНК на организма има вече  2000005000 нуклеотида. За да се създаде нов ген нека приемем, че трябва да направим две допълнителни неща. Само създаване на допълнително копие на гена няма да ни даде нов вид, защото той не добавя нова генетична информация в ДНК. Първо, нека да приемем, че за да се създаде нов лека различаващ се вид, трябва да се променят 1000 от 5000-те нуклеотида на новото копие на гена. Второ, нека приемем, че трябва да добавим още 1000 нуклеотида към новия ген. С цел опростяване на нещата, ние ще приемем че тези допълнителни нуклеотиди трябва да бъдат вътре в областта на копираният ген. По този начин ДНК, която първоначално има  2 милиарда нуклеотида (базови двойки) първо се увеличава до 2000005000 нуклеотидни двойки чрез копиране на генетичен комплекс. След това модифицираме 1000 от 5000-те нуклеотида, които сме копирали на ново място чрез точкови мутации и едновременно с това добавяме нови 1000 нуклеотида към генетичният комплекс. Това ще ни даде нова генетична информация и леко променен вид. Разбира се реда на точковите мутации и добавяне на нови нуклеотиди не е важно. Важен е само крайният резултат. В края на експеримента трябва да имаме променена ДНК с 2000006000 нуклеотида и нов ген, която ще дефинира нов  леко променен вид. Разбира се в реалният свят това е крайно недостатъчно, но нека започнем от елементарните изисквания.  
 Ако имаме една прозиволна точкова мутация, тя трябва да се случи в рамките на 5000-те нови нуклеотида за да промени ДНК в посока нов вид. Ако се появи извън този копиран генетичен комплекс не ни върши работа. С други думи, ако случайно мутира нуклеотид някъде в цялата ДНК, каква е вероятността, че тази мутация ще попадне в обхвата на 5000-те съседни нуклеотида, където искаме да се случи? Вероятността е 5000 разделено на 2000005000 или 1/ 400001. Което означава, че ако случайно мутира тази ДНК верига 400 001 пъти,  само една от тези точкови мутации ще се появи в желаният нов сегмент от 5000 нуклеотиди. Тука възникват два проблема. Първо не сме сигурни че мутацията в този сегмент от 5000 нуклеотида ще е тази, която ни е нужна. Вторият по-голям проблем е, че за да имаме поне една мутация в новият ген, ще имаме 400 000 мутации в участъци от ДНК, където ние определено не искаме да се случат. Какви щети ще бъде направени на живият организъм чрез случайни мутации в 400 000 прозиволни места там където ние не искаме никакви мутации? Щетите, очевидно ще бъдат фатални. А това е само първата мутация на единичен нуклеотид в желаната секция! Втората мутация в рамките на допълнително копие на гена, ще доведе до още 400 000 мутации в места, където не искаме да мутира ДНК. И още и още и още... В действителност във времето, в което ние сме създали 1000 мутации на допълнителното копие на гена, които са минималното изискване за поява на нов вид, то около 400 милиона нежелани мутации ще са се случили в  "добрата част" на ДНК, т.е. извън зоната където искаме мутации. По същия начин, когато ние се опитваме да добавим 1000 нови нуклеотиди към новия генетичен комплекс, ще трябва да се добавят около 400 милиона допълнителни нуклеотиди по цялата дължина на ДНК, в места където не искаме това. Математически погледнато, ще имаме 800 милиона вредни мутации, само за да се получи един нов генетичен комплекс. Въпреки това, нищо не ни дава гаранция че тези 1000 точкови мутрации в желаната зона и хиляда нови нуклеотида отново в желаната зона са правилните които искаме. Единствено гарантирано е, че ще имаме 800 милиона нежелани мутации из цялата ДНК. Следвайки тези разсъждения, вероятността за поява на нов функционален генетичен комплекс чрез мутации е практически нулева, докато повредата на ДНК е гарантирана. Като резултат ще имаме нова ДНК с 2400006000 нуклеотиди, от които има 400 милиона мутации в участъци, които не искаме мутации и 400 милиона нови нуклеотиди на места, където ние не искаме да добавяме нуклеотиди!  Буквално една трета от ДНК (800 милиона делено на 2400006000) от този вид ще се повреди, докато се опитваме да създадем един нов ген от стар ген. Смятате ли, че един вид може да оцелее, ако една трета от неговата ДНК е случайно повредена от нежелани мутации, само за да има шанс за създаването на един нов генетичен комплекс от 5000 нуклеотида? Очевидно не. 
Какво става, ако ние вземем компютърна програма (като не забравяме, че човешката ДНК е по-сложна и по-функционална от всяка компютърна програма на земята) и произволно променим 1/6-та от битовете и на случаен принцип, докато друга 1/6-та  се добавим като допълнителни случайни битове? Смятате ли, че компютърната програма все още ще работи и ще бъде по-продуктивна?  Случайността не създава порядък и логически връзки.  До тук ние разгледахме само появата на един нов генетичен комплекс или ген на случаен принцип. В действителност един нов вид ще трябва да има минимум 20 нови гена и масивни промени в стотици други участъци от ДНК, които са свързани с управляващата гените информация (ключовите механизми кога да се активират и деактивират). Реалността е такава, че много различни гени отговорят за една конкретна характеристика на живият организъм. Но също един конкретен ген може да влияе на много различни характеристики на организма. Имаме сложна кръстосана взаимовръзка, които дори при лека случайна промяна се разбалансира чувствително. Така например опита да се добавят три нови генетични комплекса или гени към разглежданата ДНК ще изтрие цялата и налична информация. Но това са само 3 гена, а ни трябват много повече, защото промяната на една характеристика в организма предизвиква нужда от синхронна промяна на много други характеристики и функционалности.    И така 400 милиона допълнителни нуклеотиди ще бъдат добавени в опит да се създаде един нов ген, както е споменато по-горе. Но за 20 нови гени ще има 8,0 милиарда допълнителни нуклеотида, което прави обща дължина от около 10 милиарда нуклеотида в ДНК, всички от които са или произволно добавени или са случайно мутирали няколко пъти. И това е само за един леко променен нов вид! Защото в реалния свят всички мутации са случайни. Това означава, че както местоположението на всяка мутация е случайно, така и вида и е случаен.  В крайна сметка се случва това което се очаква от случайните мутации. Предизвикват фатални промени в организмите много преди изобщо да има шанс да се появи нов съвсем близък до предшественика вид. Според изследванията в областта на генетиката, дори 1 % случайни мутации за един такъв сложен организъм са катастрофални. В този случай естесвеният подбор само елиминира организмите с повече мутации спрямо оригиналният генофонд и по този начин връща популацията към него. Така естесвеният подбор вътре във вида се стреми да го запази максимално дълго генофонда в оригиналният вид и да снижава скоростта на генетичната ентропията.  Да не забравяме също, че новият вид се нуждае както от мъжки, така и от женски индивиди, чиято ДНК трябва да се промени в синхрон за да може да се продължи поколението. Иначе се появяват генетични несъответствия и чудото на живота става невъзможно. Но всички мутации в мъжките и женските представители ще бъдат напълно произволни и независими една от друга, което прави такава синхронизация невъзможна. Когато еволюционист казва, че копие на гена (всъщност трябва да се говори за целия генетичен комплекс (свързани гени), а не само гена) е променен, за да се създаде нов ген (комплекс), реалността е че необходимите мутации за да се промени старият ген в нов ген, могат да се появят навсякъде в ДНК, а не само там където ние искаме. По този начин в опит да се създаде нов ген, "генетичен хаос" (или бихме могли да го наречем "генетичната рандомизация") се появява на случаен принцип в цялата ДНК и е гарантирано да унищожи вида много преди да се появи един нов функционално завършен ген и се реализира полза от мутациите. Дори ако не се занимаваме с копие на съществуващ ген, а само с модификация на стар ген, цифрите са подобни. Има и един друг много съществен проблем. Само по себе си появата на нов генетичен комплекс или ген не е достатъчен, защото той съдържа информация за синтеза на определен белтък. Но не съдържа информация как ще бъде нагънат пространсвено този белтък. А пространственото нагъване на белтъка е толкова важно за неговата правилна функция, колкото и химическият му състав. Това простанствено нагъване изисква специални сложни молекуларни машинки наречени шаперони, които също трябва да бъдат кодирани в ДНК и изработени от клетъчните механизми благодарение на сложни синхронизирани процеси. Проблема е колосално сложен и слачайността не ни върши никаква работа. Именно затова в клетките на живите организми има по-прости или по-сложни механизми за борба със случайните мутации и колкото по-ефективни са те, толкова по-устойчив е организма на неблагоприятни външни въздействия. 
Проблема с времето.
Както винаги има въпроси по отношение на времето. Както бе споменато по-горе, за да се получи един нуклеотид "вътре" в областта на новият ген в ДНК,  ни отне 400 000 вредни мутации в различни участъци в ДНК, където те не са желани. Въпроса е колко дълго (по отношение на време) мислите, че отнема ДНК верига от 2 милиарда нуклеотиди да изпита тези 400001 мутации (и 400 000 допълнителни нуклеотиди), в опит да се получи поне една мутация или да се добави един нукеотид на правилното място? Това създава един парадокс за еволюционистите. Ако казват, че мутациите се случват бързо, за да се обясни еволюцията и невероятно богатото биоразнообразие, то тогава генетичната ентропия би унищожила всеки един от нашите много далечни прародителски видове поради натрупаните генетични грешки и неразвити механизми в клетките им за борба с тях. От друга страна, ако мутациите са бавни, то отделният екземпляр от един биологичен вид ще умре от старост дълго преди да се появи нов фунционален ген, който да предаде на следващото поколение.    Това което се случва в реалният живот е поява на случайни мутации и борба на сложните клетъчни механизми с тях. Но тъй както тази борба не винаги е 100 % успешна, закона за ентропията е валиден и за ДНК на живите организма и с всяко следващо поколение генетичните мутации се натрупват с времето. А броя на мутациите зависи от външните фактори на околната среда. Така например в следствие на замърсяването на природата с всякакви химични агенти и електромагнитни излъчвания, в момента средно имаме по 300 мутаиции на човек на поколение. Голям дял за този прицес се пада на космическите лъчения и ултравиолетовата светлина. Което в обозримо бъдеще ще създаде проблем както пред човека, така и пред животинските и разстителни видове. Имаме еднопосочна тенденция към спад в качеството на ДНК на живите организми. А модерната среда в която живеем увеличава скоростта на генетичната ентропия неколкократно. Това означава че нашите далечни прадеди са били по-развити умствено и физически. А поколенията след нас ще имат по-слаби жизнени показатели и способности.   


Тагове:   Генетика,   ентропия,


Гласувай:
0



Няма коментари
Търсене

За този блог
Автор: django
Категория: Други
Прочетен: 225070
Постинги: 86
Коментари: 35
Гласове: 70
Архив
Календар
«  Април, 2024  
ПВСЧПСН
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930