Gosha01 :

Евгений, интересно!
Если я правильно понимаю, получается так:

Некоторые группы (например гаттерии, акулы, черепахи) заняли определённый ограниченный набор ниш и в них и оставались очень долго, постепенно совершенствуясь "в мелочах". Т.е. они достигли какого-то "локального максимума" приспособленности, но за его пределы выйти не смогли. Геном таких групп постепенно растёт, накапливая мусор и усложняя регуляцию, делая её более громоздкой. Но что мешает им удвоить геном? Очень жёсткая регуляция "дозировки" генов?

Да, вот так оно мне представляется (надо понимать, что это теории, конечно, экспериментов не было и пока не предвидится). Но кажется логичным объяснением наблюдаемой картины.

Насчет удвоений... Знаете, это очень редкое событие. Типа раза за эру существования и не каждого таксона. Это очень, видимо, тяжело, что-то глобальное сделать с геномом и выжить. И, хотя кажется, что удвоить проще, чем сократить, ничего ж не теряется, жизнь показывает наоборот. Почти все дегенераты, а их вагонами, имеют сокращения генома вместе с функциями. А удвоения - штучный товар. Видимо, потому что сокращать можно и плавно, за несколько шагов, а удвоить только за раз. И выжить.
Вы же знаете трисомии всякие. Уродства и нежизнеспособность, хотя добавили-то чуток, лишнюю копию хромосомы. И все, вся регуляция генов улетела.
Я бы сказал, надо поставить устоявшийся геном в очень нехорошие условия, чтобы он пытался так сильно эволюционировать, что аж такую хрень сделал. Случайно удачную...

Другие группы (например млекопитающие, костистые рыбы) по неизвестным причинам (просто случайно?) смогли удвоить геном. У них тогда появилось много "новых" генов (копий старых) - материала для новых эволюционных экспериментов. Т.е. именно эти "лишние" копии и являются "топливом" бурной эволюции? Если так, полиплоидные организмы (например растения) должны эволюционировать быстрее других?

Нет, полиплоиды имеют тот же самый геном в нескольких копиях. Те же хромосомы, взятые дважды или трижды. Разницы, что два, что три только в скорости синтеза белков. Как раз для стабильности генома. Резервное копирование.
Это не мутационное удвоение. Удвоение - это миграция куска хромосомы на другую, с сохранением прежней и созданием новой хромосомы слияния. И так не для одной пары, а для нескольких. Куда сложнее реаранжировка с созданием абсолютно нового генома. Новой регуляцией и новыми комбинациями работающих генов. С постепенным раздельным мутагенезом двух копий гена с созданием двух разных продуктов при последующей эволюции и специации. Ведь из десятка дублированных генов можно теперь нафигачить 20 разных продуктов. Условно говоря, 200 новых видов животных с собственными комбинациями и независимой эволюцией каждого из этих 20.

И вот в нашей линии такое налепили себе один раз лопастеперые рыбы, второй - первые тетраподы, третий, возможный, синапсиды, и четвертый точно - млекопитающие.
Проблема в том, что в этом хаосе генов и запутаться несложно. Потому перед третьим или четвертым разом была произведена зачистка и усадка. К сожалению, с кучей потерь. Например, с потерей цветного зрения. Отличных ядов. Клевой гибернации, жабр и прочих интересностей. Восьми пальцев, например...

Наконец некоторые группы (например птицы) "решили" вытряхивать мусор из генома и оставить только самое нужное. В итоге стали в некотором роде специалистами.

Так точно.

Про динозавров: их геномов мы не знаем, но можно предположить что-то похожее на крокодилов? Или что-то промежуточное между крокодилами и птицами?

Вот такая есть работа. Оценивали косвенно размер генома по дыркам в костной ткани от остеоцитов. Есть такая зависимость, мол, больше геном, больше остеоциты. Зависимость не очень рабочая, если честно, с массой исключений, но прикинуть позволяет.
И вот там показано, что у птицетазовых геном был такой же как у крокодилов, не меньше. А у теропод и завропод мелкий как у птиц. Мол, еще в триасе у предкового ящеротазового произошла редуция.
Авторы, правда, дальше в ересь впадают, уверяя, что все это для полета, как бы не замечая "летающих" в их посыле варанов с апатозаврами и аллозаврами. Но это и не важно, тьфу на них с их глупостями. Равно как на приведенные в русском тексте бредни про маленькие эритроциты. Главное - прикидку - они сделали.

C.L. Organ. Origin of avian genome size and structure in non-avian dinosaurs. 2007.
https://www.nature.com/articles/nature05621
Популярное переложение:
https://elementy.ru/novosti_nauki/430477?SSL=1

Геномы по такому расчету:

Gosha01 :

Снова спасибо, интересно!
Пытаюсь переварить информацию.

Про удвоения или потерю частей генома: Видимо эволюция в сторону упрощения строения (и генома) - более "лёгкий" пить, чем усложнение. Т.е. упрощаются (в частности на генетическом уровне) не только паразиты (как я раньше думал), но и многие свободноживущие группы. Правда если смотреть просто на размер генома можно запутаться - истинное упрощение это потеря генов, а не мусора. А усложнение генома (опять таки, не просто набор размера за счёт мусора, а увеличение числа генов) происходит если условия сильно изменились и старый геном оказался плохо приспособленным - только радикальные "эксперименты" могут оказаться удачными в новых условиях.  Правильно понимаю?

Правильно!

Про предположительные размеры геномов разных групп очень интересно. Но видимо количество мусора разное в разных группах и это запутывает картину. У млекопитающих получаются геномы "среднего" размера, у птиц и ящеротазовых динозавров маленькие, у птицетазовых и крокодилов побольше, а у лягушки вообще огромный. Честно говоря не понимаю как связать эти данные с "эволюционным потенциалом" этих групп. Может нужны данные о количестве генов?

Само количество генов мало о чем говорит. Оно, как ни странно, у всех высших позвоночных примерно одинаковое. А вот соотношение длины генома к числу генов, количество и длина повторяющихся участков, количество так называемых псевдогенов - испорченных кусков генов реальных, мобильных элементов и накопленных встроенных вирусов - вот это все в сумме многое сказать может.
Но я таких работ не знаю, потому сужу очень приблизительно. А это идея для большого проекта.

Связь же есть. Все группы с замусоренным геномом довольно консервативны и стары. Что хвостатые амфибии (у бесхвостых геном сильно короче, так и активная эволюция у них была в кайнозое), что акулы, что гаттерии, что отдельные отряды млекопитающих. Но все это не систематизировано и не проанализировано на должном уровне.

Кстати, как быстро морфологически может измениться вид видно на примере белого медведя. А ведь разошелся он с бурым менее 140 тыс лет назад. Значит ли это, что ископаемые останки датируемые 200 тыс лет и морфологически схожие с современными представителям вероятнее всего принадлежат одному и тому же виду? Тем более что генетически вид эволюционирует в новый в среднем 500 тыс лет. Правда за это время (-140 тыс лет назад) белый выделился от бурого не только морфологически, но и генетичски, раз уж это отдельный вид и никто это не оспаривает.

Отредактировано Амфицион (09 November 2017 12:07:25)

Амфицион :

И еще, Африка отделилась от Южной Америки 100 млн лет назад. Как получилось что в Южной Америке и Африке живут пингвины одного рода? ВИд в среднем существует 0,5 млн лет, а род?

М-м-м... Загадка... Перелететь не могли, не насекомые и не птицы... Может быть, они водоплавающие?
Или даже приплыли с какой-то суши посередине?

Амфицион :

Такое расстояние они вряд ли бы переплыли. Они так далеко в море не заходят. А насчет суши - а какая там суша? Какие острова? И до островов еще доплыть надо.
А карликовые бегемоты Мадагаскара? Они явно переплыть не могли.

Действительно, не могли переплыть, что это я? Они, пингвины, вообще случайно, так совпало, населяют Антарктиду (где, видимо, и произошли), южные оконечности Африки, Австралии и Америки, Новой Зеландии, почти все острова южных океанов, раскиданные в открытом море на тысячи километров и вплоть до экватора.
Нда, такая вот загадка, Артем, кто их туда расселил, таких вот водоплавающих?..

ПС. Бегемоты на Мадагаскаре, и не только они, появились в период его наибольшей связи, цепью маленьких островков и проливов, с остальной Африкой. Это как бы не секрет.

Мы обсуждали псовых и ты сказал, что Канис появляется тогда когда происходит ответвление от него в лице родов куон и ликаон. А до этого "канисы" были более базальными. Но, например, род Хомо древнее автралопитека африканского. А сам род автралопитеков естественно старше Хомо. Значит от какого-то вида австралопитеков (предположительно афаренсиса) произошел отдельный род (Хомо), а другие виды автралопитеков продолжали появляться уже после того как от автралопитеков выделились хомо.
Разве не так? Что мешает тому же сценарию в случае с псовыми? От какого-то каниса произошел куон, а сам род канис продолжил порождать новые виды.
\и насколько я знаю, от автралопитеков эволюционировали парантропы, а чуть позже хомо. Нет? Автралопитеки до деления этого рода на другие производные от них роды разве не являются автралопитеками?

А насчет псовых, если считать точкой отсчета рода канис разделение его на куонов и ликаонов, то все равно получается более 800 тыс лет, это же плиоцен. Согласно той работе про африканского волка, что ты давал.

Отредактировано Амфицион (10 November 2017 14:55:27)

Gosha01 :

Евгений, возник такой вопрос про геномы:
Если геном сильно разросся из-за накопления "мусора", этот процесс необратим или иногда случается "чистка" мусора и уменьшение генома? Иными словами, если у конкретной группы не очень хорошая система починки или копирования ДНК и с каждым поколением увеличивается количество генетического мусора (например повторяющихся последовательностей), были ли примеры остановки этого процесса?

Конечно, именно так и возникают новые группы, в том числе. Путем усадки - реаранжировки старого генома. Так бесхвостые амфибии, вероятно, как раз и возникли как результат такого вырезания хорошего из огромного геномища хвостатых темноспондилов.
Ну и мы все, амниоты, из первых тетрапод.
Но надо понимать, чем геном замусоренней, тем сложнее им оперировать, тем вероятность таких удачных событий ниже, а эволюционная "заторможенность" больше. То есть, есть шанс "остановиться / оглянуться на то как мы живем и во что превратились", но чем дальше, тем он меньше.

Gosha01 :

Спасибо, интересно! Но наверное чтобы выбросить мусор или хотя бы перестать его накапливать надо значительно улучшить точность копирования и починки ДНК? Т.е. гены отвечающие за эти функции должны измениться в первую очередь? Или вдруг должен начать действовать сильный отбор в пользу уменьшения генома - например клеткам надо чаще делиться?

Должен действовать жесточайший стрессовый отбор.
Ибо как оно работает в норме? Вот случайно при мейозе кусок удвоился или выкинулся - сплошь и рядом бывает! Всегда. Очень вероятное событие. В каждом поколении.
Это мы не о полногеномной перестройке, а о мелких кусках. Почти всегда некодирующих, раз некодирующего в геноме уже более 80%.

И вот выкидывание (делеции) чаще всего небезболезненно. Оно ведет к изменению регуляции соседних участков, изменениям в работе соседних генов, потому в условиях стабилизирующего отбора элиминируется из популяции. В подавляющем большинстве случаев.
Даже самые незначительные делеции чаще всего переходят в разряд рецессивных и, значит, при малейшем эволюционном давлении негативно отбираются.

А вот удвоение некодирующего участка или куска гена (он кусок, значит, нерабочий - появление псевдогена) на работе соседних участков почти не сказывается. Ну и мелко в масштабах целого генома, чтоб перегрузить. За один-то шаг. Потому часто закрепляется.

Таким образом, само существование генома в стабильной группе (стабилизирующий отбор, схожие условия) почти всегда сопровождается его замусориванием с течением времени. С плавным изменением регуляции, естественно. За десяток таких событий это уже, как минимум, другой вид.
И это без учета некоего отбора, ведь условия все-таки плавно меняются, "соседи" на месте не стоят.
То есть в норме идет и идет процесс накопления всякой херни. Протовирусы, псевдогены, повторы, просто куски. Туда, в сторону накопления сдвинут баланс. Оно безобидней.

А вот в условиях активной эволюции, вживания в новую среду, шанс закрепиться имеют и делеционные варианты с измененной регуляцией - результат выпадения кусков. Они же предоставляют новые вариации животного. И выигрыш меньшего генома есть, что в стрессовых условиях плюс. То есть, последовательная "усадка", шаг за шагом, при значительном эволюционном давлении отбора - это нормально и правильно.
И часто было. Птицы - пример. Всякие дегенераты.
Так все полногеномные удвоения через этот процесс усадки-оптимизации затем проходили. Млекопитающие, костистые рыбы в пример.

Но проблема в том, что сильно замусоренный геном уже не может выкинуть что-то ненужное, не затронув нужное, так все "захламлено". То есть порождает нежизнеспособные делеции.
Потому его выбор при мощном эволюционном стимуле - помереть или, поднатужившись, выкинуть половину, породив что-то жизнеспособное, абсолютно новое. Но шанс невелик. И чем хлама больше, тем шанс на удачу меньше.

Banderass :

Женя, а у кого больше шансов на повторное развитие признаков утраченных в процессе эволюции, у более "продвинутых" или примитивных видов/таксонов? Ведь примитивизм, как я понимаю, обусловлен в том числе и наименьшим % случайных мутаций.

А это я не знаю!
Но можно попробовать логически.
Эволюция всегда необратима, потому восстановление чего-то всегда идет другим путем, чем потеря. Например, плацентарные млекопитающие на заре своей эволюции утратили ген опсина, позволявший видеть красный цвет, оставив только "зеленый" и "синий" опсины. Но кое-кто из них восстановил способность, удвоив (случайно, конечно), а потом откорректировав (отбором) ген "зеленого" опсина, превратив его не в аналог "красного" изначального, но в "желтый", способный видеть красное.
И это наталкивает на мысли, что наличие некоего среднего уровня сложности - это хорошо. И есть еще куда развернуться с удвоениями, и есть из чего лепить новое.
Если же ты перегружен - некуда новое вставить, чтобы оно работало. Если потерял все, все опсины, например, вместе со зрением, сильно деградировав, то и восстановить не сможешь. Не из чего.

Banderass :

Eugene :

Эволюция всегда необратима, потому восстановление чего-то всегда идет другим путем, чем потеря.

То что необратима - понятно, иначе все делали бы рано или поздно "откат" развития Я просто лекцию смотрел недавно о богомолах ( http://forum.zoologist.ru/viewtopic.php … 57#p492757 ) и зацепился за данные, что часть видов имела органы слуха, потом часть их утратила. В дальнейшем некоторые виды "восстановили" органы слуха. Другие же никогда его и не имели.

Ну, вишь, ты сам теперь сечешь не меньше моего!
Я примеры про богомолов не знаю.

А кто-нибудь знает, какой из современных видов самый древний?

Sitta europaea :

Banderass :

Eugene :

Эволюция всегда необратима, потому восстановление чего-то всегда идет другим путем, чем потеря.

То что необратима - понятно, иначе все делали бы рано или поздно "откат" развития Я просто лекцию смотрел недавно о богомолах ( http://forum.zoologist.ru/viewtopic.php … 57#p492757 ) и зацепился за данные, что часть видов имела органы слуха, потом часть их утратила. В дальнейшем некоторые виды "восстановили" органы слуха. Другие же никогда его и не имели.

В случаях с утратой и возвратом признака скорее всего имеет место просто выключение и включение определённых генов.

Не всегда. Это же не то что вчера "выключили" а завтра опять "вернули". Тут конкретные адаптации к определенным факторам/условиям.