Почему клетки делятся (или копируют себя)?

Вопрос «Почему»

Почему организмы размножаются?

Учитывая, что существуют (внешние, а в конечном итоге и внутренние) источники смертности, организмы, которые не размножались, просто исчезли. Те, кто действительно воспроизводился, в конечном итоге дали начало важным линиям.

Другими словами, репликация происходит потому, что исчезли те, кто не реплицировался. Это также связано с тем, что уникальные экземпляры вещей могут исчезнуть, поэтому вы регулярно делаете резервную копию своего компьютера (если вы это делаете).

Вопрос "как"

По какому механизму происходила ранняя репликация?

Вы на самом деле не спрашивали об этом, но все же несколько слов.

Механизм, с помощью которого произошла первая репликация, в основном неизвестен, поскольку трудно исследовать конкретные процессы, которые произошли так давно. Область, изучающая происхождение жизни, называется абиогенезом . Возможно, вам особенно захочется прочитать раздел о самозамыкании, размножении, дублировании и мире РНК . Вы также можете прочитать об автокатализе .

Боюсь, что краткое изложение существующих гипотез о ранних репродуктивных системах 1) не в моих силах и 2) вряд ли уложится в желание получить very (VERY VERY) easy explanation.

В вашем вопросе есть две проблемы, которые ведут к потенциальным ответам.

Во-первых, неверно предположение, что когда-либо существовала « первая клетка». Жизнь вообще происходит в популяциях ; если есть что-то одно, то обычно есть и другие. То же самое и в химии; обычно, если у вас есть определенная молекула в определенном месте, вероятно, там есть и другие (которые попали туда тем же путем, что и первая), и все они имеют сходные реакции (потому что похожие молекулы ведут себя сходным образом). Поскольку абиогенез, общий термин для развития жизни из неживого, включает в себя сложную химию, приводящую к самовоспроизводящимся системам, приводящим к жизни, какой мы ее знаем, все эти принципы применимы и здесь.

Во-вторых, предположение о том, что первой жизнью была клетка , скорее всего, неверно (за исключением случаев, когда Бог создал жизнь и начал с клетки, или, конечно, с какой-то другой подобной специальной идеи). Жизнь частично определяется самовоспроизведением , а самовоспроизведение также позволяет оптимизировать системы для конкретных целей посредством процессов биологической эволюции (которая требует и является следствием несовершенного воспроизведения); Это означает, что как только вы получите самовоспроизводящуюся систему, вы уже на пути к жизни — и первые клетки, какими мы их знаем, вероятно, развились довольно далеко в этом процессе, потому что они уже достаточно оптимизированы.

С этой точки зрения ответ на ваш вопрос заключается в том, что никогда не было вопроса о том, что «первая клетка» «решила» «реплицироваться» — первая жизнь, воспроизводимая по определению, — а была ли она клеткой или нет — это совершенно другой вопрос. .

Что касается того, как первая жизнь «решила» размножаться — репликация — это химическая реакция., это не похоже на то, что современная ДНК «решает» размножаться, это химическая реакция, которая происходит, когда условия делают ее неизбежной. Биологи в настоящее время не знают, какими были первые самовоспроизводящиеся молекулы или системы и как они воспроизводились без сложных механизмов, которые позволяют химическим реакциям, заставляющим ДНК реплицироваться, но предполагается, что это была химическая реакция, которая произошла по причине химических реакций. произойти - компоненты и условия таковы, что следование законам физики приводит к протеканию химической реакции. Однако стоит отметить, что, хотя ДНК не может ничего делать вне механизмов клетки, то же самое нельзя сказать о РНК; на самом деле небольшие последовательности РНК могут образовывать пары сами по себе в растворе,

Абиогенез — это вопрос науки, на который нет ответа, но если вам нужно больше идей о том, что, по мнению биологов, могло произойти, вы можете посмотреть здесь:

https://en.wikipedia.org/wiki/Абиогенез

В противном случае я не могу не упомянуть мою любимую гипотезу абиогенеза, которую я нахожу наиболее захватывающей и (на мой непрофессиональный взгляд) убедительной и, что более важно, иллюстрирующей, как «первая клетка» могла быть довольно поздней ступенью в развитии жизни. . Вот видео, в котором один из его создателей рассказывает об этом:

https://www.youtube.com/watch?v=gb7pZyks_HE

По сути, эти исследователи начали с изучения энергии химических реакций, которые создают строительные блоки жизни, и выясняли, как естественные реакции могут генерировать эту энергию. Они обнаружили, что условия, возникшие в гидротермальных источниках, способствовали таким реакциям:

http://journalofcosmology.com/Abiogenesis107.html

В более поздних работах они связывают это со сравнением существующих клеток, чтобы попытаться выяснить, какие черты были у последнего универсального общего предка всей жизни, и, сопоставив эти вещи вместе, они строят довольно связную картину первых «организмов», развивающихся внутри пор. материал гидротермальных жерл, включающий химические реакции, в результате которых образуются сложные молекулы, которые способствуют производству других таких молекул (включая белки, ферменты и РНК, которые могут как самореплицироваться, так и способствовать созданию белков), а развитие мембран не столько в качестве защиты от внешнего мира, но для поддержания разницы энергий внутри и снаружи пор («градиенты протонов»), что еще больше способствовало рассматриваемым реакциям,и бактерии и археи, являющиеся результатом двух независимых событий: клетки «отламываются» от пористой породы и становятся свободноживущими.

http://nick-lane.net/wp-content/uploads/2016/12/Sousa-et-al-Phil-Trans.pdf

Вот рисунок из этой газеты:

(И это немного относится к моему первому замечанию о том, что не было ни одной первой клетки - вы можете видеть в этой гипотезе, что было бы много пор/реакций, происходящих вдоль протонных градиентов/групп сложных молекул, реагирующих в петлях положительной обратной связи/самостоятельно) -воспроизведение систем/формирования мембран/отрыва клеток/и т. д. в любой момент времени, что делает более вероятным любой «шаг вперед» (в кавычках, потому что это всего лишь шаг «вперед» в ретроспективе; в то время это было бы вариацией среди прочего) встречаться где-то в этой популяции).

Вот история,

Давайте представим, что мы возвращаемся очень давно.

Давайте представим кучу клеток. Некоторые делят. Некоторые нет. И время от времени клетка случайно повреждается ультрафиолетовым излучением, токсичными химическими веществами или просто съедается другой клеткой.

Так что же происходит... Количество клеток, которые быстро делятся, превышает количество клеток, которые этого не делают. И, скажем, через 1 год все клетки, которые вы найдете, будут делиться.

И именно поэтому клетки делятся. Самореплицирующаяся машина вскоре превосходит по численности несамовоспроизводящиеся машины благодаря способности к репликации.

Нет необходимости думать. Также не требуется никакого разумного дизайна. Любая, любая случайная мутация, которая хотя бы немного заставляет самовоспроизводящуюся машину работать лучше, вскоре приведет к тому, что более эффективная ревизия превзойдет исходную версию.

Это не столько разум, сколько вода, стекающая с холма.

На самом деле, именно так производятся некоторые искусственные рибозимы. Сначала ученый создает сотни миллионов случайных последовательностей РНК. Затем подайте смесь в тест на активность. Если происходит активность, молекулы копируются РНК-зависимой РНК-полимеразой. И делается больше копий... и поскольку РНК-полимераза допускает много ошибок... у вас есть частота мутаций. Продукция проходит очередной этап отбора. И так далее.

И когда ученый возвращается позже на неделе... у них есть эффективный рибозим. Создал ли ученый эту молекулу... какой-то разумный замысел? Неа. В дизайне РНК почти не было интеллекта. На самом деле ученый хочет изучить эту смесь рибозимов и выяснить, как они работают.

В природе этим испытанием является просто выживание. Быть рядом как можно дольше, чтобы воспроизвести как можно больше.

Эксперимент, который я описываю, — это общий эксперимент, демонстрирующий, как может развиваться мир РНК. Несколько примеров https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2652413/ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4390851/

Во-первых, есть клетки, которые не делятся. Например, показано, что нервные клетки центральной нервной системы млекопитающих очень долгоживущие и, как правило, не делятся во времени. То же самое верно и для большинства их мышечных клеток, но, тем не менее, ваш вывод верен — клетки действительно реплицируются, иначе все клетки к настоящему времени умерли бы от старости, и Земля была бы безжизненной. Поэтому ответ на ваш вопрос больше соответствует ответу на вопрос: почему всегда есть клетки, которые хотят делиться? Вы согласны?

Теперь у меня есть один вопрос в разделе философии, который вы можете найти относящимся к вашему. Это здесь . Там я спрашиваю об отношениях между способностью «действовать по своему усмотрению», которая определяется там как агентность , и понятием выбора — например, способностью чего-либо переходить в различные состояния недетерминированным образом. Я урежу философскую терминологию и дам вам краткий ответ, который я сделал для себя после прочтения и обсуждения этого вопроса в Philosophy SE. По сути, у клетки нет выбора, кроме выбора репликации .. Да, я знаю, что этот ответ может показаться очень трудным для понимания, но вам нужно думать о клетке не как о свободном волеизъявлении, как вы, а как о своего рода «компьютере», в «программе» которого есть инструкции, например ДНК, когда и где копировать и когда и где стоять на месте. Так что у него есть свобода воли (способность выбирать), но у него нет свободы воли, как у вас или у меня. Точно так же, как компьютер не может выбирать , что делать, — это его программа говорит ему, что делать.

Это ответ на ваш вопрос — не существует такой вещи, как «точка зрения клетки», потому что у нее действительно нет свободы воли . Если у него нет свободы воли, у него не может быть «точки зрения». Точно так же компьютер не может иметь «точки зрения». Он делится, потому что он запрограммирован на это. Нам только кажется , что у первой клетки был выбор , что делать, а что нет. Реальность такова, что мобильник — это не что иное, как ваш компьютер с ОС Windows. Если винда скажет - раздели, то она поделится (если, конечно, смогла). Нет выборачтобы клетка делилась или нет. Это просто его программа. Таким образом, до тех пор, пока не появятся клетки, запрограммированные на создание большего количества копий самих себя, которые запрограммируют своих потомков на создание большего количества своих копий, клетки будут делиться, потому что программа самовоспроизводится. И точно так же, как любой другой компьютерный вирус, пока жесткий диск (например, окружающая среда) не предоставит ему средства для воспроизведения, он будет это делать. Вы меня понимаете?

PS Если же вы как бы "переведете" свой вопрос, почему у первой клетки была эта "программа" для репликации, то ответ лежит в химии, а не в биологии. Есть такое понятие, как химическая эволюция . Это буквально означает, что происхождение «стремления к воспроизводству», которое в конечном итоге стало «стремлением» к делению, было прямым результатом взаимодействия между химическими, а не биологическими реакциями. А химические реакции детерминированы , т.е. у них нет свободы воли.. Реакция просто не может выбирать, происходить или не происходить. Это происходит в естественных условиях окружающей среды, и когда химическая эволюция в конце концов сменилась биологической, причина первой стала и причиной другой. Вот как можно объяснить происхождение «воли» клетки к репликации, и, как вы можете видеть повсюду вокруг себя, эта «причина» в значительной степени все еще действует повсюду. Я надеюсь, вы можете понять мою точку зрения.