Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Эбилинг В. -> "Физика процессов эволюции" -> 153

Физика процессов эволюции - Эбилинг В.

Эбилинг В., Энгель А., Файстель Р. Физика процессов эволюции — М.: УРСС, 2001. — 342 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikaprocessovevolucii2001.djvu
Предыдущая << 1 .. 147 148 149 150 151 152 < 153 > 154 155 156 157 158 159 .. 176 >> Следующая

2-4-2-2-4-4-3-4-6-2-4-5-5-4-8-9-4-2-7-ЗИ209
вариантов. Таким образом, эволюцию можно рассматривать как процесс введения новых правил в грамматику белков, являющихся носителями функций живой системы. Эта тенденция эволюции действует против тенденции к максимизации сложности. Эволюция разыгрывается на почве, допускающей компромисс между двумя противоположными тенденциями.
Подведем итоги сказанному в этом разделе. Прежде всего, следуя работам Ратне-ра (Ратнер, 1974), мы показали, что генетически запрограммированные нуклеиновые кислоты и белки образуют два языка — язык НК и язык ПП. Были рассмотрены алфавит, иерархическая структура и некоторые элементы грамматики и сопоставлены с формализмом математической лингвистики. В качестве возможного приложения лингвистических понятий была предложена новая мера сложности и избыточности биополимеров, опирающаяся с одной стороны на контексносвободные грамматики, а с другой — на алгоритмическую сложность Колмогорова—Чейтина. На основе математических работ Тиле и Шнейдерейтера по грамматической сложности и Гладкова и Игараши по длине правил эти величины были предложены в качестве количественных мер информации, хранящейся в биопоследовательностях, и грамматики, с соблюдением которой «записано» генетическое сообщение. Обе меры были вычислены для различных последовательностей ДНК, РНК и белков, а результаты сравнены с мерами сложности, введенными в разд. 11.4. Сравнение показало определенные преимущества грамматических величин. Например, в грамматической мере избыточности белков, если они лежат ниже 5%, оказываются меньше, чем избыточности нуклеиновых кислот, лежащих в интервале от 8% до 13% (см. табл. 11.6). Следовательно, вполне возможно, что примененные нами порождающие грамматики наряду с их формальным значением для определения меры сложности имеют и непосредственное молекулярно-биологическое значение. На интуитивном уровне можно утверждать, что порождающая грамматика описывает грамматику построения последовательности из фрагментов, причем все встречающиеся повторения использованы для того, чтобы представить последовательность с помощью как можно меньшего числа относительно коротких подпоследовательностей и их повторений. Недавно появились различные указания на то, что необходимая для синтеза белков мРНК
также составлена из нескольких стандартных фрагментов. Это означает, что методы построения грамматических конструкций удается успешно сочетать с фрагментами, считанными из ДНК. Если воспользоваться инженерной терминологией, то можно сказать, что использованные выше производящие грамматики служат мерой стандартизации конечного продукта. С этой точки зрения мы стремимся к тому, чтобы использовать «экономические» преимущества максимальной стандартизации конечного продукта и при синтезе биополимеров. Мы предполагаем, что максимальная стандартизация является общим принципом оптимизации в эволюции. Наше предположение подтверждается эволюционными изменениями введенной выше длины правил. Следуя филогенетическому дереву Дэйхоффа (рис. 11.10), мы обнаружили, что длина правил Lq в ходе эволюции изменяется от значения Lg — 0 для предков животных и грибов (узел 13), живших примерно 1,2-1,5 миллиардов лет назад, до значения Lq = 3 у предков всех высших животных (узел 11), живших около 1 миллиарда лет назад, и значений Lg — 7 и Lq = 8 для птиц и млекопитающих, а также ? G = 6 для пекарских дрожжей. Аналогичным образом вычислялась и грамматическая избыточность. Опираясь на эти данные, мы (Ebeling, Jiminez-Montano, 1980) сформулировали гипотезу о том, что эволюция представляет собой компромисс в смысле теории игр между тенденцией к увеличению сложности и тенденцией к возрастанию грамматической структуры. Возможно, оптимизация сложности и тем самым количества информации была доминирующей тенденцией на ранних стадиях эволюции биополимеров. На более поздних стадиях доминирующей стратегией, по-видимому, стало введение все более сложных грамматических структур.
Глава 12
Перспективы использования
Всякий раз, когда мне случается узнать нечто новое, я тотчас же принимаюсь размышлять над тем, нельзя ли сотворить из этого что-нибудь для жизни.
Готтфрид Вильгельм Лейбниц
12.1. Проблемы энергии, материалов и физических элементов
Развитие производительных сил происходит в настоящее время с необычайной быстротой, и многое указывает на то, что в ближайшие годы и десятилетия темпы научно-технического прогресса ускорятся еще больше. Существенный вклад в этот процесс принадлежит науке: многие отрасли современной техники и технологии, например, ядерная техника, микроэлектроника или генная инженерия, являются результатами научных поисковых разработок, проводившихся на протяжении десятилетий. Процесс инновации начинается с нового знания, получаемого в результате фундаментального научного исследования, например, открытия расщепления атомного ядра Отто Ганом или объяснения молекулярной структуры наследственности Уотсоном и Криком. Часто в момент совершения ключевого открытия у его авторов существуют самые смутные представления относительно далеко идущих последствий, которые оно может оказать на экономику и политику, на характер производства и образ жизни людей. Еще каких-нибудь сто лет назад электромагнитные волны были чисто гипотетическими, математическими следствиями из уравнений Максвелла, а сегодня наша жизнь немыслима без радио и телевидения.
Предыдущая << 1 .. 147 148 149 150 151 152 < 153 > 154 155 156 157 158 159 .. 176 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed