Считается ли до сих пор ламаркистская эволюция достоверной?

Я думал, что ламаркистская эволюция была по существу отвергнута в пользу эволюции Дарвина. Насколько я понимаю, ламаркистская эволюция — это, по сути, идея о том, что черты, которые организм развивает в течение своей жизни, могут затем передаваться его потомству.

Тем не менее, Википедия утверждает, что это все еще рассматривается и исследуется, и поэтому, по-видимому, не было полностью отклонено.

Интерес к ламаркизму в последнее время возрос, так как несколько исследований в области эпигенетики выявили возможное наследование поведенческих черт, приобретенных предыдущим поколением.

Я выхожу из своей глубины здесь, однако я думал, что эпигенетика - это гены, которые подавляются или находятся под влиянием окружающей среды, которая похожа, но отличается от передаваемых приобретенных черт.

Опровергнута ли ламарковская эволюция и ее смешивают с эпигенетикой, или все еще доверяют теории о том, что черты, приобретенные в течение жизни, могут передаваться?

Я думаю, что это просто вопрос того, что вы вчитываетесь в слово. Что такое дарвиновская эволюция? Наверняка не все, что мы знаем сегодня. Например, Дарвин считал, что наследование смешивается, а не гранулируется! Никто не говорит, что отдельные животные спонтанно производят новые органы исключительно по своему воображению и передают их своему потомству. Как вы говорите, эпигенетика связана с влиянием окружающей среды на гены, что и определяет приобретенный признак, и это парадигматически отличается от того, как мы привыкли думать, что работает генетика.
@ Дэвид, это далеко не моя область знаний ... однако, говоря простым языком, я думал, что ламаркистская эволюция просто заявила, что развитые черты будут передаваться. Т.е. у мужчины, который много занимается тяжелой атлетикой, будут дети с более крупными мышцами. Как там, где дарвинизм опирается на естественный отбор, а эпигенетика — на подавление определенных генов, а не на наследственность как таковую.
Между прочим, сама эпигенетика имеет мало или совсем ничего общего с ламаркизмом. Идея, которая в настоящее время обсуждается и которая составляет ламаркизм, заключается в том , наследуются ли приобретенные паттерны метилирования (= один из механизмов эпигенетики) и каким образом . Это выходит далеко за рамки эпигенетики, которая сама по себе хорошо зарекомендовала себя в «чисто дарвиновских» рамках, что бы это ни значило.
@ Конрад, я не разбираюсь в таких вопросах и просто подумал, что есть связь из-за отрывка в Википедии.
@Sonny Это неточность в статье Википедии. Но, кроме того, это интересный вопрос, поскольку есть некоторые интересные результаты в наследовании эпигенетических паттернов, хотя они, вероятно, чрезвычайно преувеличены и, вероятно, не требуют смены парадигмы. Но это во многом открытые вопросы текущих исследований, и у меня недостаточно информации, чтобы дать авторитетный комментарий.
Мораль здесь состоит в том, чтобы относиться с недоверием ко всему, что вы читаете в Википедии. Казалось бы, перепутали термины.
На этой неделе выходит газета Cell, которая, кажется, демонстрирует очень хороший пример ламаркизма. В настоящее время я читаю статью (препринт) и напишу ответ на ее основе.
@Конрад Рудольф: Я с нетерпением жду вашего ответа и, надеюсь, также статьи, поскольку это интересная область.
@Randolf Извините, что это заняло так много времени, я был очень занят. Я все еще не доволен ответом, он слишком длинный, но, как я ни пытался, я не могу придумать, какую часть вырезать.

Ответы (2)

Извините, это длинно. К сожалению, тема сложная , и я постараюсь сделать ее максимально понятной. Я опущу большую часть технических подробностей, поскольку их трудно объяснить, и они мало что добавляют.

Резюме («tl;dr»)

Эпигенетические модификации не создают и не делают возможным ламарковское наследование. В статьях и обзорах, утверждающих это, используется запутанное и в конечном счете бесполезное определение ламаркизма и наследования.

Однако статья от декабря 2011 года действительно демонстрирует очень специфический случай, когда ламарковское наследование действительно происходит (без эпигенетического участия). Стоит повторить, что это нисколько не нарушает дарвинизма. На самом деле результаты, хотя и удивительные, полностью соответствуют и предсказаны дарвинизмом — механизм на самом деле опирается на дарвинизм. Вопреки распространенному мнению, дарвинизм и ламаркизм на самом деле не противоречат друг другу.

Предварительный

Проблема, как это часто бывает, заключается в нечетком определении терминов: что же такое ламарковское наследование ? Спросите сегодня пятерых ученых, и вы получите шесть ответов. Да и сам Ламарк не согласился бы со всеми ними. Это просто связано с тем, что Ламарк не знал о многих механистических концепциях, которые были разработаны спустя долгое время после его смерти, таких как различие между соматическими клетками и зародышевой линией.

Это различие приводит к понятию барьера Вейсмана , и оно имеет огромное значение для нашего современного понимания наследственности (и, следовательно, дарвинизма): проще говоря, барьер Вейсмана постулирует, что для того, чтобы признаки были наследуемыми, они должны переноситься в зародышевая линия. Как следствие, модификации в соме (клетки не зародышевой линии) не наследуются.

Большинство ученых сегодня видят в этом прямую оппозицию ламаркизму.

Но, конечно, существует множество организмов (фактически большинство), у которых нет различия между сомой и зародышевой линией: в частности, все одноклеточные формы жизни. Для этих форм жизни все генетически приобретенные признаки (будь то в результате мутации или интеграции плазмид ) являются наследственными. Это тривиально верно.

Войдите в эпигенетику

Опять же, существуют разные определения, но общепринятое сегодня определение эпигенетики звучит примерно так:

Эпигенетика — это изучение наследственных изменений в поведении клеток, которые не связаны с изменениями в генетической последовательности.

Обратите внимание, что здесь «наследуемый» относится не к наследуемости организмов, а только к клеткам: дочерние клетки делящейся материнской клетки наследуют ее эпигенетические признаки (и еще раз, это не ламаркизм, это даже не дарвинизм, это гораздо более низкий уровень).

Известно несколько механизмов эпигенетики, среди которых выделяются метилирование и модификация гистонов . Как именно они работают, не очень важно; важно то, что они изменяют доступность генов в геноме: они контролируют, может ли клетка на самом деле прочитать участок генома и использовать его.

Клетки используют это для определения своей специфичности: откуда мышечные клетки и клетки мозга узнают, какую работу выполнять? Эпигенетические модификации являются (частью) ответа.

Насколько наследуема эпигенетика?

Эпигенетика обычно не передается по наследству (из-за барьера Вейсмана). Было несколько работ, в которых, используя аналогичные аргументы, пытались доказать, что эпигенетика может привести к наследованию приобретенных признаков.

Я продемонстрирую аргумент, используя одну известную статью «Эпигенетическое программирование материнским поведением» [1].

В статье исследованы две разные группы мышей, выращенных двумя фенотипически разными матерями. Группу 1 вылизывала и ухаживала их мать в первые шесть дней после их рождения. Группа 2 не была.

Самки мышей группы 1 преимущественно превратились в матерей, которые сами вылизывали и ухаживали за своим потомством («высокий LG/ABN»). Самки группы 2 превратились в матерей, которые пренебрегали своим потомством («низкий LG/ABN»), как показано на следующей схеме:

Схема ЛГ/АБН

Было показано, что механизм, стоящий за этим, является эпигенетическим: у детенышей матери с высоким LG/ABN был повышенный уровень серотонина, что, в свою очередь, привело к снижению метилирования некоторых генетических областей, что изменило их поведение. А поскольку поведение является самовоспроизводящимся, авторы утверждали, что это форма наследования (« мягкое наследование »).

Однако на самом деле это не совсем так: «цепочку наследования» можно было разорвать, просто воспитывая детенышей вдали от матери в течение первых шести дней после рождения. «Настоящее» наследование этим не нарушится. На самом деле весь этот аргумент похож на утверждение, что национальность передается по ламарковскому наследству, потому что дети, воспитанные, скажем, французскими родителями, сами преимущественно французы и воспитывают французских детей.

Другие статьи (такие как [2]) страдают аналогичными недостатками. Джерри Койн удачно резюмировал всю область следующим образом:

Почти во всех этих примерах изменения исчезают через одно или два поколения, поэтому они не могут привести к необратимым эволюционным изменениям. […] Я не знаю ни одного случая, когда адаптивное изменение организма — или любое изменение, закрепившееся у вида — опирается на наследственность, не основанную на изменениях в ДНК.

Это довольно унизительно: ни одна из этих статей не демонстрирует того, что можно было бы разумно назвать ламаркизмом.

Настоящий ламаркизм

В декабре 2011 г. наконец появилась статья, в которой убедительно продемонстрирован реальный случай ламарковского наследования: трансгенерационное наследование приобретенного противовирусного ответа на основе малых РНК у C. elegans [3].

В статье исследуется C. elegans (нематода или круглый червь, который служит модельным организмом в биологии). Обычно эти нематоды не заражаются вирусами, потому что они разработали очень сложный защитный механизм, называемый РНК-интерференцией (РНКи). Этот механизм основан на так называемых малых интерферирующих РНК (миРНК), продуцируемых клеткой, которые распознают и образуют пары с вирусной РНК, проникшей в клетку. Затем эти комплексы, в свою очередь, разрушаются клеткой.

С. Элеганс

В статье рассматривались нематоды, у которых был нокаутирован (удален) механизм РНК-интерференции: клетки больше не могли генерировать миРНК и, следовательно, не имели защиты от вирусных захватчиков. Теперь, если вы искусственно поместите миРНК в клетки, эти клетки снова смогут защищаться от определенного вируса. Авторы смогли показать, что при очень специфических обстоятельствах введения siРНК в клетки было достаточно, чтобы вызвать наследственную устойчивость к вирусам, даже если механизм генерации siРНК все еще был отключен.

Нематоды унаследовали приобретенный негенетический признак (резистентность к вирусам) , и это наследование поддерживалось на протяжении многих поколений.

Поскольку ранее я прямо упомянул барьер Вейсмана, я должен отметить, что этот эксперимент не лишает законной силы барьер Вейсмана: эта наследуемость происходила только при очень специфических обстоятельствах, а именно, когда все клетки нематоды были снабжены миРНК. Это, в частности, включает клетки зародышевой линии.

Резюме

Несмотря на частые заявления об обратном, никакой связи между эпигенетикой и ламаркизмом никогда не было продемонстрировано. Наследование приобретенных признаков в результате эпигенетических модификаций в лучшем случае преходяще, и спорно, является ли оно вообще наследованием.

С другой стороны, сейчас наблюдается яркий пример ламаркизма , хотя и в очень стесненных, искусственных обстоятельствах. И хотя это очень интересный результат, он неудивителен: любой компетентный биолог предсказал бы результат статьи, учитывая предпосылки статьи и игнорируя потенциальные пути, в которых эксперимент может пойти не так, потому что его результат полностью предсказывается современной биологией. .

Последнее замечание

Вокруг ходит много заблуждений. Статей с такими заголовками, как «Почему все, что вам говорили об эволюции, неверно », предостаточно. Нет красивого способа выразить это — эти заявления не соответствуют действительности. Ни в цитируемых здесь, ни в подобных работах нет ничего, что прямо или косвенно противоречило бы «традиционной эволюции» — дарвинизму. На самом деле, все эти исследования в значительной степени опираются на предсказания, сделанные современной эволюционной теорией. Это просто вопиющее искажение информации средствами массовой информации из-за двух неприятных фактов: большинство научных журналистов не понимают науку, даже элементарно; и большинство ученых не могут внятно объяснить свои исследования даже своим коллегам, не говоря уже о неспециалистах.

[1] Ян К.Г. Уивер, Надя Червони и др. , Эпигенетическое программирование материнским поведением , Nature Neuroscience 7, 847–854 (2004).

[2] Sheau-Fang Ng, Ruby CY Lin & al. , Хроническая диета с высоким содержанием жиров у отцов программирует дисфункцию β-клеток у потомства самок крыс , Nature 467, 963–966 (2010)

[3] Одед Рехави, Грегори Миневич и Оливер Хобер, Трансгенерационное наследование приобретенной противовирусной реакции на основе малых РНК у C. elegans , Cell 147 (6) , 1248–1256 (2011)

+1: очень хороший ответ. Однако как насчет эпигенетических изменений, происходящих в зародышевой линии? Они могут передаваться по наследству, не так ли?
@nico Действительно, и есть даже обзор, говорящий об этом (хотя ситуация значительно осложняется эпигенетическим перепрограммированием, которое как раз и направлено на сброс эпигенетических изменений в зародышевой линии, чтобы они не передавались поколению F2 (поколению после следующего)) . Однако, насколько мне известно, это никогда не наблюдалось в достаточно строгих условиях, в то время как эксперимент с C. elegans дает очень хорошее свидетельство унаследованных негенетических изменений.
@nico Также обратите внимание, что для того, чтобы конституировать ламаркизм, недостаточно, чтобы эпигенетические изменения воздействовали на зародышевую линию — они должны одинаково влиять на зародышевую линию и соматические клетки, чтобы организм «приобретал» признак, а также передал его . на. После эмбриогенеза не существует известного естественного механизма, вызывающего такое универсальное изменение (о неестественных механизмах см. исследование C. elegans ). И хотя это возможно во время эмбриогенеза (статья 2 выше…), это еще раз никогда не было продемонстрировано.
Одна вещь, которая кажется упущенной из этого отличного ответа, — это типичная современная ошибка неправильного приписывания ламарковской теории общего происхождения Дарвину.
Я только что прочитал о CRISPR/cas ( en.wikipedia.org/wiki/CRISPR ), который, согласно Википедии, можно описать как ламарковский механизм наследования. Если вы что-нибудь знаете об этом: не могли бы вы включить свое мнение по этому поводу в свой ответ?
@ M.Herzkamp Я никогда не слышал, чтобы это описывалось таким образом, это чепуха. «Ламаркизм» в последнее время разбрасывается как сумасшедший, но все это только для того, чтобы исследование звучало более спорно, чем оно есть на самом деле. В этом нет ничего ламаркистского, потому что, как я описал в своем ответе, ламаркизм просто не применим по смыслу к одноклеточным организмам. И CRISPR/Cas9 даже не уникален тем, что помогает приобретать признаки: обычный латеральный перенос генов через плазмиды имеет тот же эффект.
тл;др; ai: lamarck, очевидно, верен только для наших будущих нанороботов! пусть курица будет раньше яйца!! :D
Я хотел бы отметить для последующего, что сейчас, почти через восемь лет после написания этого ответа, и много лет проработав (и опубликовав) в области эпигенетики, в том числе по транскрипционному эпигенетическому наследованию, этот ответ выдержал испытание временем. Сегодня я бы написал это по-другому и сослался бы на лучшие, более свежие ресурсы. Но информация и принципы, содержащиеся в нем, остаются верными.

На протяжении многих лет я слышал объяснения из различных источников, в том числе из телевизионного документального фильма, что слоны обладают «поколенческой памятью», когда потомки наследуют определенные воспоминания своих матерей.

Следующие два абзаца ниже ( соответствующий текст выделен для экономии вашего времени ) посвящены этому, а также идее о том, что новые черты, такие как особый переход к ночному образу жизни (в данном случае, чтобы избежать охотника), могут быть переданы следующее поколение:

Источник: http://www.heise.de/tp/artikel/2/2192/1.html — Млекопитающие и дальнейшее развитие разума
( 4-й и 5-й абзацы из последнего раздела, озаглавленного «Обучающиеся машины» )

Предчеловеческие млекопитающие не только объединяют свои информационные открытия на значительные расстояния, они также распространяют щупальца того, что они узнали, в будущее, таким образом проникая как в пространство, так и во время. Слоны, например, передают поведенческие мемы из поколения в поколение. В 1919 году фермеры, выращивающие цитрусовые в парке Аддо в Южной Африке, хотели избавиться от стада из 140 слонов, которые портили их посевы. Они вызвали охотника, который мучительно расстреливал слонов одного за другим, в то время как члены их семей наблюдали за агонией умирающих . Через год осталось всего шестнадцать-двадцать слонов. Но они приспособили свою жизнь к присутствию охотника . В самой неслоновьей манере,они стали вести ночной образ жизни, прячась в кустах до наступления ночи и выбираясь на кормежку в кромешной тьме. Адаптация сработала. В конце концов охотник сдался. Затем, в 1930 году, слонам был предоставлен постоянный приют. Больше не было ни выстрелов, ни нападений смертоносных людей. Тем не менее, 45 лет спустя слоны сохранили свой затворнический ночной образ жизни. Ветераны 1919 года вымерли, но группа придерживалась моделей, призванных справиться с давно минувшей опасностью. Эти паттерны переходили границу от поколения к поколению и от ума к сознанию. Имплицитные мемы сформировали коллективную чувствительность так же уверенно, как гены лепят пульсирующие каньоны мозга.

Развитый мозг был, по сути, одним из ключей к многопоколенной памяти слонов. Другой была связь материнства и матриархата. Слоны, как и люди, которые не появлялись более 20 миллионов лет, обладали корой головного мозга значительных размеров. Это менее необычно, чем кажется. Биологический антрополог Робин Данбар показал, что чем больше размер социальной единицы, тем больше кора головного мозга каждого члена. Это верно даже в пределах одного вида. Летучие мыши были одними из первых эволюционировавших млекопитающих. Их родословная настолько древняя, что многие ученые называют их «живыми ископаемыми». Как и слоны, эти летающие млекопитающие живут долго (одна помеченная дикая летучая мышь в Новой Англии прожила более 31 года).

Дальнейшее чтение на эту тему генов, несущих память:

Надеюсь, это, по крайней мере, поможет ответить на ваш вопрос о передаче приобретенных признаков потомству.

Я не уверен, что эта история является свидетельством ламарковской эволюции, в отличие от культуры слонов (мемы, если хотите) или естественного отбора (если эти конкретные выжившие изначально были генетически предрасположены к ночной деятельности).
Есть упоминание о памяти нескольких поколений, что меня больше всего интересовало в целях демонстрации одного из способов наследования черт потомством (разве это не помогает ответить на вопрос о «достоверности теории»?). К сожалению, я не смог найти телевизионный документальный фильм, посвященный памяти поколений у слонов (я помню, что он был в телевизионной сети, такой как сегодняшнее Discovery, такой как PBS или Knowledge Network, которые известны фактами, а не выдумками, драмами и т. ); Я очень надеюсь, что кто-то еще помнит эту программу и может поделиться ссылкой на нее .
@Randolf, можете ли вы найти что-нибудь, чтобы добавить, что ламаркистская эволюция не была полностью отвергнута? Этот пример интересен, но я не уверен, что его можно было бы классифицировать как эволюцию Лакарка.
Помните @SonnyOrdell, что иногда люди относятся к новой находке в свете старой. Если бы вы вывели слонов из-под влияния их старейшин, они вернулись бы к своим генетическим предрасположенностям. Однако о чем мы говорим, когда описываем эволюцию вида? Мы говорим об изменении генов? Или мы говорим об изменениях в поведении, передаваемых следующему поколению? Все они должны быть взяты вместе, в конце концов, это изменение в поведении слонов может привести к тому, что ночные гены со временем будут отбираться, что приведет к генетическим изменениям.
Считается ли до сих пор ламаркистская эволюция достоверной?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v