Автор Тема: Индукция для Разумного Замысла.  (Прочитано 12417 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн Андрей Лавров

  • Сообщений: 8627
    • Православный
Re: Индукция для Разумного Замысла.
« Ответ #580 : 29.12.2018, 16:26:06 »
Интересно вы отвечаете. Я пишу "Так что более серьёзная проблема для эволюционных гипотез – попадание последовательности случайного транскрипта или белка хоть в какую-нибудь функциональность". А вы мне в ответ: "Нет, Лекс, вы не правы, вот работа с расчётами, где авторы фактически показывают, что серьёзная проблема для эволюционных гипотез – попадание последовательности случайного транскрипта или белка хоть в какую-нибудь функциональность". Ну, кагбэ, ещё раз да. Но, говоря о формировании протогена, я указывал на немалую вероятность появления транскрипции и, в какой-то мере, трансляции, а не функциональности белка/РНК. Современные, более глубокие исследования геномов, связанные с совершенствованием методов секвенирования и обработки данных, позволяют об этом говорить с уверенностью (https://www.nature.com/articles/s41559-018-0506-6, и, так как полноразмерная статья недоступна, то краткие неформальные пояснения ––> https://natureecoevocommunity.nature.com/users/86663-mar-alba/posts/31118-new-proteins-on-the-test-lane).

Лекс, вот мы с Вами дискутируем-дискутируем, а зачем? Вы же постоянно в обоснование своей позиции приводите статьи (я посмотрел ее полностью) и заметки, которые вообще Вашу позицию не подтверждают. От слова совсем. Покажите, где по Вашим ссылкам можно "с уверенностью" говорить о том, что транскрипция/трансляция появляются с немалой вероятностью. То, что большая часть генома транскрибируется/транслируется - это просто данные, которые не доказывают случайное появление транскрипции/трансляции. У Вас причинно-следственные связи здесь нарушаются.

Оффлайн Андрей Лавров

  • Сообщений: 8627
    • Православный
Re: Индукция для Разумного Замысла.
« Ответ #581 : 29.12.2018, 16:38:20 »

В работе с E.coli регуляторные последовательности содержались в векторе изначально, нам они не особо важны (в данном контексте). В природных геномах (нас интересуют в первую очередь эукариотические геномы) регуляторные последовательности короткие (не 1000 кодирующих нуклеотидов, которые фигурируют у авторов в статье The Time Scale of Evolutionary Innovation), это 5, 12, 20 нуклеотидов (часто допускающих отклонение от консенсусной последовательности). Такие последовательности в "тексте" длиной пару миллиардов "букв" будут присутствовать просто случайно в большом количестве.

Мягко говоря, Вы несколько искаженно представляете себе величину регуляторных элементов в геномах. Поверьте, у эукариот ситуация (для Вашего случайного появления) не лучше, а только хуже. С количеством нуклеотидов тоже нет принципиальной разницы, и последовательности не короткие. Вы просто хитро поступаете, берете, допустим TSS и заявляете, мол а что, ну небольшие же. Но так нелья, это не корректно просто.

Оффлайн Лекс Усов

  • Сообщений: 1217
    • Не указано
Re: Индукция для Разумного Замысла.
« Ответ #582 : 31.12.2018, 23:55:43 »
Лекс, вот мы с Вами дискутируем-дискутируем, а зачем? Вы же постоянно в обоснование своей позиции приводите статьи (я посмотрел ее полностью) и заметки, которые вообще Вашу позицию не подтверждают. От слова совсем. Покажите, где по Вашим ссылкам можно "с уверенностью" говорить о том, что транскрипция/трансляция появляются с немалой вероятностью. То, что большая часть генома транскрибируется/транслируется - это просто данные, которые не доказывают случайное появление транскрипции/трансляции. У Вас причинно-следственные связи здесь нарушаются.
Ссылка на статью относилась к вопросу возможности трансляции de novo. На возможность появления протогена (случайной трансляции некоторых РНК, изначально идентифицируемых как длинные некодирующие) недвусмысленно указывает отсутствие межвидовой и внутривидовой консервативности исследуемых коротких пептидов, которые с этих РНК таки транслируются (слегка), то есть, фактически, отсутствие у них функциональной значимости, и (уже за пределами данной статьи) низкая межвидовая сохранность самих (предположительно) de novo транскриптов (не всегда, но в достаточном количестве случаев).

Ну, и в целом, если для некоторых видов (например, дрозофилы) гены de novo (многие с неясной функцией) являются внутривидовым полиморфизмом, то значит, гены  de novo появляются – это просто факт (я уж не говорю про межвидовые отличия в геномах родственных видов по данному молекулярному признаку). Насколько это связано с функциональностью некодирующих РНК, из которых появляются некоторые новые гены (транслируемые), и есть ли таковая функциональность – вопрос отдельный. Но, извините, конечно, мне сложно беседовать с оппонентом, который рассматривает выводы сравнительной геномики через призму концепции Шестоднева, Дизайна, витальных флюидов и т.п., в силу чего выводы оказываются неоднозначными. Вообще, если рассмотреть задачу научного доказательства эволюции как реального природного процесса (и исследование механизмов эволюции), то в эту задачу не входит задача опровержения различных метафизических фантазий на сей счёт. 
 
Мягко говоря, Вы несколько искаженно представляете себе величину регуляторных элементов в геномах. Поверьте, у эукариот ситуация (для Вашего случайного появления) не лучше, а только хуже. С количеством нуклеотидов тоже нет принципиальной разницы, и последовательности не короткие. Вы просто хитро поступаете, берете, допустим, TSS и заявляете, мол, а что, ну небольшие же. Но так нельзя, это не корректно просто.
Некоторые регуляторные последовательности для эукариотических генов транскрибируемых полимеразой-II.

1.Консенсусная последовательность элемента распознавания В (BRE) достаточно короткая и вырожденная по трём первым нуклеотидам: (G или C)(G или C)(G или A)CGCC.

2. Консенсусный TATA-бокс: TATAWAAR ––> TATA(A или T)AA(A или G). Часто TATAAA.   

3. CpG острова, где нет консенсусной последовательности, но в цепи ДНК присутствует повышенное количество линейных CG связок.

4. Сайт начала синтеза РНК (initiator element (Inr)): консенсусная последовательность (для homo sapiens) YYANWYY ––> (C или T)(C или T)A(любой)(A или T)(C или T)(C или T). Весьма важный, но короткий и весьма вариабельный элемент промоторной области: из семи нуклеотидов шесть вырождены, причём четвёртый нуклеотид максимально вырожден, то есть может быть любым. "Their research showed that Inr promotor is able to initiate basal transcription in absence of the TATA box. In the presence of a TATA box or other promoters, the Inr increases the efficiency of transcription by working alongside the promoters to bind RNA polymerase II. A gene with both types of promoters will have higher promoter binding strength, easier activation and higher levels of transcription activity". 

5. Элемент мотива 10 – motif ten element (MTE). MTE имеет консенсус в отношении CSARCSSAACGS, что даёт вариации ––> C(C или G)A(A или G)C(C или G)(C или G)AACG(C или G). 

6. Downstream promoter element (DPE): консенсусная последовательность RGWYV(T) ––> (A или G)G(A или T)(C или T)(A или C или G)(T). Последний тимин не обязателен (не всегда имеет значение), а из остальных пяти азотистых оснований четыре являются вырожденными.   

Конечно, с одной стороны, все элементы, регулирующие транскрипцию эукариот и собранные вместе, будут представлять относительно длинную последовательность ДНК. Плюс важна пространственная конфигурация этих элементов (особенно, например, между Inr и MTE/DPE) и присутствие последовательностей терминации транскрипции (где для мРНК эукариот важным является короткий сигнал полиаденилирования, без которого диссоциация РНК-полимеразы и ДНК будет происходить неопределённо).

С другой стороны: 1) для эукариотических промоторов характерно структурное разнообразие; 2) многие консенсусные регуляторные последовательности вырождены (значит, допускают множественные вариации); 3) энхансеры/сайленсеры могут располагаться на достаточно далёком расстоянии от сайтов инициации транскрипции и могут принадлежать другим генам (или могут принадлежать регуляторным последовательностям полноценных или "угасших" мобильных элементов); 4) сочетание и синергия нескольких регуляторных элементов, например, TATA, Inr, MTE и DPE – даёт очень сильный промотор (super core promoter – SCP) и, также, промотор, специфично регулируемый при определённом наборе энхансеров/сайленсеров, что, скорее всего, является результатом отбора в давно функциональных генах (TATA-бокс + Inr уже является достаточно сильным регулятором в промоторе), но предполагаемые протогены (транслируемые или только транскрибируемые) могут экспрессироваться со слабых промоторов, с неоптимальным расположением регуляторных элементов (in vitro для транскрипции достаточен только TATA-бокс или только Inr).

Всё перечисленное: малая длина и вариабельность последовательностей промоторных регуляторов, вариабельность их набора (более 10 разных классов промоторов); необходимость только минимального набора регуляторов при относительно низких уровнях экспрессии; связь специфичной регуляции транскрипции с дистальными энхансерами/сайленсерами других генов – увеличивает шансы возникновения случайных транскриптов в крупноразмерных эукариотических геномах, имеющих нефункциональную ДНК. У прокариот тоже может с лёгкостью формироваться промотор из рандомной межгенной последовательности ДНК, но, в отличие от эукариот, быстрое выражение в фитнесе нового промотора (с высокой вероятностью вредное, если альтернативный промотор возникнет в кодирующей последовательности или ухудшает экспрессию важного гена) будет способствовать отбору против кодирующих и некоторых межгенных последовательностей, из которых промотор получается достаточно легко, например, в результате одной мутации (https://www.nature.com/articles/s41467-018-04026-w). Поэтому, как я уже писал, формирование нового регулятора будет проще для прокариотического генома (что может быстро функциализировать ген, появившийся без промотора в результате дупликации или горизонтального переноса), а формирование протогена из нефункциональной рандомной последовательности ДНК характерно именно для эукариот (у прокариот, в отличие от эукариот, достаточно быстро вычищается из генома то, что экспрессируется без толку, хоть и нейтрально). Дополнительный вопрос: какова вероятность попадания открытой рамки считывания (open reading frame – ORF) в случайный транскрипт? Скорее всего, тоже не особо низкая, с учётом того, что, например, в человеческом геноме идентифицировано 13,5 миллионов ORF длиной не менее 33 кодона. Поэтому, если вы заметили, почитав статьи на тему генов de novo, многие специалисты предполагают, что шанс появления протогена – высок, просто в силу фактов организации транскрипции и количества ORF в эукариотических геномах. И исследователей больше интересует вопрос: какова вероятность того, что вся эта случайно транскрибируемая/транслируемая масса участков ДНК сможет приобрести хоть какую-либо минимальную специфическую функцию, чтобы оказаться под давлением положительного отбора?     

Оффлайн Андрей Лавров

  • Сообщений: 8627
    • Православный
Re: Индукция для Разумного Замысла.
« Ответ #583 : 06.01.2019, 19:21:10 »
Ух, Лекс, Вы столько понаписали… Да еще так перескакивая… К сожалению, реально мало времени и возможностей для ответа, поэтому попробую прокомментировать концептуально.
1.   Вы постоянно приводите ссылки на статьи, которые Вашу позицию вообще не подтверждаете, а потом начинаете рассказывать, что, мол, я имел в виду другое. Это, как бы, не совсем комильфо.
Вы приводите для примера вот эту работу - https://www.nature.com/articles/s41559-018-0506-6?WT.mc_id=COM_NEcoEvo_1803_Alba
И вот эту статью-обзор - https://natureecoevocommunity.nature.com/users/86663-mar-alba/posts/31118-new-proteins-on-the-test-lane
При этом Вы утверждаете, что данная статья подтверждает следующее:
Цитировать
говоря о формировании протогена, я указывал на немалую вероятность появления транскрипции и, в какой-то мере, трансляции, а не функциональности белка/РНК. Современные, более глубокие исследования геномов, связанные с совершенствованием методов секвенирования и обработки данных, позволяют об этом говорить с уверенностью
Цитировать
Ссылка на статью относилась к вопросу возможности трансляции de novo. На возможность появления протогена (случайной трансляции некоторых РНК, изначально идентифицируемых как длинные некодирующие) недвусмысленно указывает отсутствие межвидовой и внутривидовой консервативности исследуемых коротких пептидов, которые с этих РНК таки транслируются (слегка), то есть, фактически, отсутствие у них функциональной значимости
Лекс, я повторяю свой вопрос: где в указанной Вами статье информация, подтверждающая Ваши заявления? Цитаты приведите, пожалуйста.
Я спрашиваю Вас, Лекс, потому что ничего подобного в данной статье нет. Это лишь очень произвольное толкование результатов. В статье авторы установили множество ORF, на основании статистических (гипотетических) методов анализа SNIPов (измеряя статистическое ожидание синонимичных и несинонимичных замен как свидетельства нейтральности эволюции) сделали выводы о нейтральности для множества ORF и сделали вывод, что эволюция де-ново генов возможна (теоретически) потому что есть много прото-генов, которые нейтрально эволюционируя сугубо теоретически могут наткнуться на какую-то функцию. Собственно, и все. При этом авторы не знают, есть ли у этих «прото-генов» функция сейчас, может быть они являются функциональными по факту. Не проводят оценки вероятности появления новых генов и т.п.
Понимаете, Лекс, наличие по факту последовательностей, которые транскрибируются/транслируются здесь и сейчас не является доказательством «немалой вероятности появления транскрипции/трансляции».  А «нейтральность», измеренная по SNIPам не доказывает ни случайность трансляции, ни возможность появления протогена). Начиная с того, что измерять нейтральность по синонимичности замен просто ошибочно.
Дабы не быть голословным приведу несколько примеров, касающихся рассматриваемой в данном пункте темы и статьи:
А) Начну с самого верхнего уровня, возможности использования генетических алгоритмов для эволюционирования чего-то нетривиального (ведь у нас де-ново гены должны появляться именно так). Roman V Yampolskiy. Why We Do Not Evolve Software? Analysis of Evolutionary Algorithms - https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/1176934318815906
Цитировать
Our analysis of relevant literature shows that no one has succeeded at evolving nontrivial software from scratch; in other words, the Darwinian algorithm works in theory but does not work in practice, when applied in the domain of software production. The reason we do not evolve software is that the space of working programs is very large and discrete. Although hill climbing heuristic–based evolutionary computations are excellent at solving many optimization problems, they fail in the domains of noncontinuous fitness.87 This is also the reason we do not evolve complex alife or novel engineering designs. With respect to our 2 predictions, we can conclude that (1) simulations of evolution do not produce comparably complex artifacts and (2) running EAs longer leads to progressively diminishing results…
Genetic algorithms do not scale well with complexity. That is, where the number of elements which are exposed to mutation is large there is often an exponential increase in search space size. This makes it extremely difficult to use the technique on problems such as designing an engine, a house or plane. In order to make such problems tractable to evolutionary search, they must be broken down into the simplest representation possible. Hence we typically see evolutionary algorithms encoding designs for fan blades instead of engines, building shapes instead of detailed construction plans, and airfoils instead of whole aircraft designs. The second problem of complexity is the issue of how to protect parts that have evolved to represent good solutions from further destructive mutation, particularly when their fitness assessment requires them to combine well with other parts
Статья не является опровержением теории эволюции (как уже пишут на некоторых сайтах), но дает правильное понимание проблемы и того факта, что теоретические заявления о силе дарвиновских механизмов в появлении новой информации (кроме тривиальных вещей), во-первых, в области эволюции in silico не подтверждены реальными доказательствами, во-вторых, требуют новых подходов (вроде эволюции по принципу нейронных сетей, в частности такую модель предлагает Dennis Bray в книге Wetware), а также требует внимания к проблеме разрушения уже имеющейся функциональности в процессе эволюции.
Б) Далее недавняя статья, ставящая под сомнение нейтральную теорию эволюции в целом (это напрямую относится к обсуждаемой статье, в том числе, потому что если, как утверждают авторы, чуть ли не до 95 % генома находится под отбором, то эволюция де-ново генов становится на порядки менее вероятной). Fanny Pouye et al.  Background selection and biased gene conversion affect more than 95% of the human genome and bias demographic inferences -  https://elifesciences.org/articles/36317 .
Цитировать
Pouyet, Aeschbacher et al. created a measure of genetic diversity that is only affected by selection or transmission bias. The results showed that negative selection influences as much as 85 percent of our genome, whereas transmission bias affects a majority of the rest of the genome. After removing these two biases, less than 5 percent of the human genome is found to evolve by chance.
В) Наконец, вот еще данные уже конкретно по синонимичным и не синонимичным заменам.
Вот примеры статей, где установлено, что синонимичные замены влияют на функцию (что фальсифицирует одно из допущений, лежащих в основе оценки нейтральности, используемой в рассматриваемой статье)
Chamary, J. V., Parmley, J. L., & Hurst, L. D. Hearing silence: non-neutral evolution at synonymous sites in mammals
Цитировать
The idea that synonymous mutations must all be neutral, as they have no effect on the encoded protein, might at first seem both seductive and intuitive. However, the recently discovered knowledge of what really determines the fate of synonymous mutations in mammals has brought to our attention the unexpected strength of natural selection and a plethora of previously unrecognized
selective forces. Although many synonymous mutations are no doubt free from selection, the assumption that they all are neutral no longer seems safe
Weygand-Durasevic, I., & Ibba, M. (2010). New Roles for Codon Usage.
Цитировать
Whatever the exact mechanism, the discovery of Zhang et al. that synonymous codon changes can so profoundly change the role of a protein adds a new level of complexity to how we interpret the genetic code.
Иными словами, использованные в Вашей статье методы не демонстрируют, что «прото-гены» эволюционируют нейтрально (в дополнение к тому, что она не показывает, что у «прото-генов» нет функции и они не являются просто генами.
Плюс нужно учитывать влияние эпигенетики, что важно для меж- и внутривидовой изменчивости, якобы «нейтральные» прото-гены могут быть просто отражением влияния среды на конкретные организмы.
2.   С первым моим замечанием (выше) связано и второе: кроме того, что Вы ссылаетесь на материал, который Вашу позицию вообще никак не подтверждает, Вы еще и оппонента невесть в чем обвиняете. Вы пишите:

Цитировать
Но, извините, конечно, мне сложно беседовать с оппонентом, который рассматривает выводы сравнительной геномики через призму концепции Шестоднева, Дизайна, витальных флюидов и т.п., в силу чего выводы оказываются неоднозначными. Вообще, если рассмотреть задачу научного доказательства эволюции как реального природного процесса (и исследование механизмов эволюции), то в эту задачу не входит задача опровержения различных метафизических фантазий на сей счёт. 

Пожалуйста приведите мои цитаты (в данной конкретной дискуссии), где я рассматриваю выводы сравнительной геномики через призму Шестоднева и т.п. Где у меня метафизические фантазии? Только конкретно, без общих рассуждений, не уподобляйтесь Павлу Мурову, пожалуйста.

3.   Теперь касательно Вашего тезиса о множественных путях поиска функции и множестве возможных функций:

Что касается расчёта вероятности случайной эволюции последовательности белка, которая близка к функциональному пространству, то обычно рассматривается определённый набор аминокислот (и варианты кодирующих кодонов), из которого могут получиться триллионы вариантов последовательностей, при этом тысяча функциональных. Но если взять другой набор аминокислот в последовательности, третий набор, четвёртый, то остаётся открытым вопрос о том, могут ли и эти последовательности сформировать укладки для реализации той же функции, повышая вероятность формирования белка с определённой, одной той же, биохимической активностью. Так, например, белки-нейротоксины у ядовитых организмов разных типов часто не имеют ни малейшего сходства, но работают одинаково – блокируют клеточные калиевые каналы.     
Вы правы в том, что функция может быть достигнута (хотя бы иногда) разными способами и возможны разные функции. Однако исследователей в том числе и этот вопрос интересовал и пока что никто не продемонстрировал эмпирически (или хоть как-то еще, но реалистично, без «предположим что…» прямо ведущего к желаемому выводу), что количество функциональных белков таково, что их можно найти слепым поиском.
Плюс есть хорошо известное математическое возражение: дело в том, что наш «стог сена» настолько большой, что добавление дополнительных «иголок» вообще никак не влияет на результат, пока как раз не будет доказано, что либо «стог сена» сильно меньше, либо «иголок» настолько много, что они существенно повышают вероятность. Сейчас же Ваш аргумент выглядит следующим образом (цифры привожу условные, но реалистичные в главном: отсутствии практических шансов слепого поиска): у нас была вероятность десять в минус 60 степени, а стала 10 в минус 56 степени.
Ваши примеры не имеют никакой практической силы, пока как раз не будет показано, что они увеличивают шансы слепого поиска до реалистичных значений. Шанс слепого поиска последовательности «девочка не нашла мячик под кроватью в детской и заплакала» выше, чем у «ребенок женского пола человека не смогла определить местоположение шарообразного резинового объекта под деревянным прямоугольным объектом для сна и стала издавать громкие звуки, выражающие горе», но все равно недостаточно высокие для их реалистичного поиска.

Оффлайн Андрей Лавров

  • Сообщений: 8627
    • Православный
Re: Индукция для Разумного Замысла.
« Ответ #584 : 06.01.2019, 19:21:28 »
4.   Лекс, у меня к Вам предложение: не надо скакать от прокариот к эукариотам и обратно с легкостью необыкновенной. Это неправильно методологически. Да, Вы признаете разницу на словах, но потом в рассуждениях у Вас они смешиваются в одну кучу с непонятной целью.

Вот Вы пишите:

Поэтому, как я уже писал, формирование нового регулятора будет проще для прокариотического генома (что может быстро функциализировать ген, появившийся без промотора в результате дупликации или горизонтального переноса), а формирование протогена из нефункциональной рандомной последовательности ДНК характерно именно для эукариот (у прокариот, в отличие от эукариот, достаточно быстро вычищается из генома то, что экспрессируется без толку, хоть и нейтрально).

Во-первых, ну и что? Да, вероятность формирования нового регулятора у прокариот проще и? У них и потерять его проще, как проще потерять и любую другую нефункциональную последовательность. Прокариоты вообще от таких последовательностей стараются избавиться.

Затем Вас не смущает, что у Вас де-ново ген есть результат дупликации или горизонтального переноса? Вы ведь с Вами обсуждали его появление «из ничего» («случайной последовательности»). Зачем Вы вообще тогда упорно пишите здесь про прокариот?

Плюс Вы сильно не обольщайтесь шансами для прокариот. В указанной Вами работе Yona et al.  Random sequences rapidly evolve into de novo promoters (кстати методологически очень даже хорошей) условия были выбраны тепличные и нужно было эволюционировать крайне небольшую последовательность (когда авторы говорят о сложности, они лукавят), размер которой, кстати, полностью соответствует предсказаниям последователей столь нелюбимого Вами почему-то Разумного замысла. При этом в естественной популяции такие мутации все равно бы не закрепились.
И я обращаю Ваше внимание на очень важную деталь: когда в нашей дискуссии я говорю о проблеме возникновения транскрипции/трансляции я не утверждаю принципиальную невозможность появления каких-то ее элементов «из ничего» (это было бы глупо, учитывая, что некоторые элементы реально очень небольшие). Я говорю о совершенно другом: эти элементы должны а) возникнуть и б) не исчезнуть в) присоединиться к «прото-гену». Вероятность такого возникновения и существования механизма транскрипции и трансляции уже очень низка (в реалистичных условиях, в комплексе) и она уменьшает и без того нереалистичную вероятность появления генов из случайных последовательностей. Еще раз подчеркну, оценивая появление де-ново генов «из ничего» мы должны рассматривать проблему в комплексе, понимая, что и транскрипция/трансляция без «прото-гена» стоят очень мало, и «прото-ген» без возможности транскрипции/трансляции также бесполезен и подвержен возможности деградации.

5.   Теперь касательно регуляторных последовательностей геномов эукариот.


С другой стороны: 1) для эукариотических промоторов характерно структурное разнообразие; 2) многие консенсусные регуляторные последовательности вырождены (значит, допускают множественные вариации); 3) энхансеры/сайленсеры могут располагаться на достаточно далёком расстоянии от сайтов инициации транскрипции и могут принадлежать другим генам (или могут принадлежать регуляторным последовательностям полноценных или "угасших" мобильных элементов); 4) сочетание и синергия нескольких регуляторных элементов, например, TATA, Inr, MTE и DPE – даёт очень сильный промотор (super core promoter – SCP) и, также, промотор, специфично регулируемый при определённом наборе энхансеров/сайленсеров, что, скорее всего, является результатом отбора в давно функциональных генах (TATA-бокс + Inr уже является достаточно сильным регулятором в промоторе), но предполагаемые протогены (транслируемые или только транскрибируемые) могут экспрессироваться со слабых промоторов, с неоптимальным расположением регуляторных элементов (in vitro для транскрипции достаточен только TATA-бокс или только Inr).

Всё перечисленное: малая длина и вариабельность последовательностей промоторных регуляторов, вариабельность их набора (более 10 разных классов промоторов); необходимость только минимального набора регуляторов при относительно низких уровнях экспрессии; связь специфичной регуляции транскрипции с дистальными энхансерами/сайленсерами других генов – увеличивает шансы возникновения случайных транскриптов в крупноразмерных эукариотических геномах, имеющих нефункциональную ДНК.

Вы не совсем верно описываете реальную ситуацию.

Во-первых, это только (как Вы правильно указали) in vitro можно осуществить транскрипцию при минимальном наборе регуляторных последовательностей. Но вот только in vitro, в реальном организме транскрипция/трансляция происходят совершенно иначе.

Во-вторых, у некоторых элементов действительно небольшая длина, но они важны в совокупности, а не по отдельности.

В-третьих, вообще вряд ли стоит концентрироваться в основном на основных промоутерах:

Цитировать
  Core promoter elements were first defined in cloned genes using cell free systems to study transcription initiation. However, genome-wide studies led to the discovery that the majority of mammalian genes lack a well-defined core promoter element but instead contain “promoter regions” with characteristic epigenetic marks (both histone chromatin and DNA marks). Therefore, the importance of canonical core promoter elements needs to be reevaluated. Given that RNA Pol II appears to be recruited to large stretches of the genome without identifiable core promoter elements, are core-promoter elements necessary for the recruitment of the transcriptional machinery? In addition, an in vivo study has challenged the notion that core promoter elements direct accurate transcription initiation or even that they are individually necessary.
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4340783/

Сейчас приходит все большее понимание того, что особую важность имеют места, с которыми взаимодействуют факторы транскрипции, причем не общие, а именно специальные факторы транскрипции (для каждого гена или нескольких генов, а не общие для определенного множества генов).

К примеру, Lambert et al. The Human Transcription Factors

Цитировать
  This review considers how TFs are identified and functionally characterized, principally through the lens of a catalog of over 1,600 likely human TFs and binding motifs for two-thirds
of them. Major classes of human TFs differ markedly in their evolutionary trajectories and expression patterns, underscoring distinct functions. TFs likewise underlie many different aspects of human physiology, disease, and variation, highlighting the importance of continued effort to understand TF-mediated gene regulation…

Причем что интересно. Есть как сравнительно короткие последовательности, с которыми взаимодействуют специальные факторы транскрипции (в статье это motifs), примерно в 6-12 нуклеотидов, так и большие последовательности, которые также играют значительную функцию

Цитировать
  These proteins cannot be understood functionally without accompanying detailed knowledge of the DNA sequences they bind. TF DNA-binding specificities are frequently summarized as ‘‘motifs’’—models representing the set of related, short sequences preferred by a given TF, which can be used to scan longer sequences (e.g., promoters) to identify potential binding sites.

В-четвертых, избыточность (redundancy) совсем не обязательно свидетельствует о том, что возможна любая последовательность, для генов уже на многочисленных примерах показано, что избыточность является функциональной. Например, именно из-за избыточности одни и те же последовательности служат как матрица для транскрипции, так и как регуляторный элемент.

Оффлайн Лекс Усов

  • Сообщений: 1217
    • Не указано
Re: Индукция для Разумного Замысла.
« Ответ #585 : 11.01.2019, 12:10:29 »
Лекс, я повторяю свой вопрос: где в указанной Вами статье информация, подтверждающая Ваши заявления? Цитаты приведите, пожалуйста.
Я спрашиваю Вас, Лекс, потому что ничего подобного в данной статье нет. Это лишь очень произвольное толкование результатов. В статье авторы установили множество ORF, на основании статистических (гипотетических) методов анализа SNIPов (измеряя статистическое ожидание синонимичных и несинонимичных замен как свидетельства нейтральности эволюции) сделали выводы о нейтральности для множества ORF и сделали вывод, что эволюция де-ново генов возможна (теоретически) потому что есть много прото-генов, которые нейтрально эволюционируя сугубо теоретически могут наткнуться на какую-то функцию. Собственно, и все. При этом авторы не знают, есть ли у этих «прото-генов» функция сейчас, может быть, они являются функциональными по факту. Не проводят оценки вероятности появления новых генов и т.п. ….

…Вы еще и оппонента невесть в чем обвиняете.… Где у меня метафизические фантазии?

Вот из того, что я подчеркнул, в сочетании с информацией о наличии у одних видов транскрипции (длинных некодирующих РНК) участков, гомологичных генам de novo у других видов (и иногда полиморфизма между относительно родственными видами по транскрибируемым и нетранскрибируемым гомологичным последовательностям), можно уверенно сделать умозаключение о достаточно высокой вероятности появления протогена, что не является "произвольным толкованием результатов". И я не вижу здесь научной альтернативы такому выводу. А по причине "обруливания" вами сего вывода я подозреваю у вас метафизические альтернативы для этих наблюдаемых данных. Прошу прощения, если я вас обидел сим подозрением. При этом (в контексте исследования) анализ коротких пептидов не предполагал возможность установить наличие у них функции, если функциональность появилась "позавчера".


Цитировать
…измерять нейтральность по синонимичности замен просто ошибочно…

Нет, не ошибочно. Так как полноразмерная статья мне не доступна, я не имею подробной информации о методах оценки консервативности пептидов авторами. Но из неформальной заметки я понял, что для получения статистического сигнала (что сложно для расчёта Ka/Ks на уровне внутривидового полиморфизма, особенно для относительно коротких последовательностей) они объединили пептиды в кластеры и сделали статистический анализ "средней температуры по больнице". Возможно, такой подход мог бы обусловить методологические претензии, но в данном случае он оправдан.   


Цитировать
Начну с самого верхнего уровня, возможности использования генетических алгоритмов для эволюционирования чего-то нетривиального (ведь у нас де-ново гены должны появляться именно так). Roman V Yampolskiy. Why We Do Not Evolve Software? Analysis of Evolutionary Algorithms - https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/1176934318815906

Появление чего-то нетривиального это, на мой взгляд, появление четырёхкамерного сердца (и вообще сердца с нуля), эхолокации с нуля и т.п. Появление генов de novo, с учётом (иногда) наблюдаемых у них функций, больше похоже на задачи оптимизации, с которыми генетические алгоритмы прекрасно справляются. 


Цитировать
Далее недавняя статья, ставящая под сомнение нейтральную теорию эволюции в целом (это напрямую относится к обсуждаемой статье, в том числе, потому что если, как утверждают авторы, чуть ли не до 95 % генома находится под отбором, то эволюция де-ново генов становится на порядки менее вероятной). Fanny Pouye et al.  Background selection and biased gene conversion affect more than 95% of the human genome and bias demographic inferences -  https://elifesciences.org/articles/36317 .

Нет, отклонение эволюции 95% генома от нейтральной модели (до 85% из-за очищающего отбора) и, в силу этого, более высокие, чем нейтральные, темпы сортинга нейтральных генетических линий, снижающие внутривидовой полиморфизм, может изменить вероятности возникновения нового гена из нефункционального участка на проценты, но не на много порядков, так как большая часть генома (у человека), предположительно 85%  – 90%, –  по-прежнему остаётся функционально не значимой (10% или 15% значимы для фенотипа).


Цитировать
Наконец, вот еще данные уже конкретно по синонимичным и не синонимичным заменам.
Вот примеры статей, где установлено, что синонимичные замены влияют на функцию (что фальсифицирует одно из допущений, лежащих в основе оценки нейтральности, используемой в рассматриваемой статье)
Chamary, J. V., Parmley, J. L., & Hurst, L. D. Hearing silence: non-neutral evolution at synonymous sites in mammals

Это давно известно (есть и другие вероятностные тонкости, которые ныне стараются учитывать при использовании данного метода статистического анализа). Но при оценке Ka/Ks важны существенные различия (каковые фактически имеются) в уровне функционального значения и, как следствие, уровне консервативности несинонимичных и синонимичных замен.


Цитировать
Плюс нужно учитывать влияние эпигенетики, что важно для меж- и внутривидовой изменчивости, якобы «нейтральные» прото-гены могут быть просто отражением влияния среды на конкретные организмы.

Если эпигенетические механизмы включают и отключают какие-то гены в зависимости от условий среды, то эти гены – функциональные. И должны демонстрировать определённый уровень консерватизма кодирующих последовательностей ДНК.


Цитировать
Плюс есть хорошо известное математическое возражение: дело в том, что наш «стог сена» настолько большой, что добавление дополнительных «иголок» вообще никак не влияет на результат, пока как раз не будет доказано, что либо «стог сена» сильно меньше, либо «иголок» настолько много, что они существенно повышают вероятность.

Да. Но пока невозможно дать оценку вероятности происхождения функционального нового гена (из рандомной некодирующей последовательности) не из факта, что такие гены появляются, а на основе теоретических расчётов.


Цитировать
Во-первых, ну и что? Да, вероятность формирования нового регулятора у прокариот проще и? У них и потерять его проще, как проще потерять и любую другую нефункциональную последовательность. Прокариоты вообще от таких последовательностей стараются избавиться.

У E.coli промотор из двух коротких участков, которые должны быть расположены на правильном расстоянии, эволюционировал в процессе приобретения случайных мутаций случайной последовательностью ДНК. Этот результат можно переносить и на промоторы эукариот, не смотря на то, что у них регуляция экспрессии сложнее.


Цитировать
Затем Вас не смущает, что у Вас де-ново ген есть результат дупликации или горизонтального переноса? Вы ведь с Вами обсуждали его появление «из ничего» («случайной последовательности»). Зачем Вы вообще тогда упорно пишите здесь про прокариот?

Потому что в данной работе демонстрировалась возможность случайного появления промотора (именно к этому тезису я сослался на сию статью). А прокариоты являются удобными модельными организмами, результаты экспериментов над которыми иногда можно переносить на эукариот (с некоторыми поясняющими оговорками).


Цитировать
И я обращаю Ваше внимание на очень важную деталь: когда в нашей дискуссии я говорю о проблеме возникновения транскрипции/трансляции я не утверждаю принципиальную невозможность появления каких-то ее элементов «из ничего» (это было бы глупо, учитывая, что некоторые элементы реально очень небольшие).

Ну, уже хорошо.


Цитировать
Я говорю о совершенно другом: эти элементы должны а) возникнуть и б) не исчезнуть в) присоединиться к «прото-гену». Вероятность такого возникновения и существования механизма транскрипции и трансляции уже очень низка (в реалистичных условиях, в комплексе)…

Вероятность возникновения относительно длинной ORF внутри транскрипта, пригодного для трансляции – не сверхнизкая (это мнение многих специалистов в данной области). Вероятность "не исчезнуть" – неопределённая. Всё нефункциональное со временем будет так же случайно деградировать, как и случайно появилось. Функциональное может быть подхвачено отбором.


Цитировать
Теперь касательно регуляторных последовательностей геномов эукариот.

Вы не совсем верно описываете реальную ситуацию.

Во-первых, это только (как Вы правильно указали) in vitro можно осуществить транскрипцию при минимальном наборе регуляторных последовательностей. Но вот только in vitro, в реальном организме транскрипция/трансляция происходят совершенно иначе.

Во-вторых, у некоторых элементов действительно небольшая длина, но они важны в совокупности, а не по отдельности.

В-третьих, вообще вряд ли стоит концентрироваться в основном на основных промоутерах: "Core promoter elements were first defined in cloned genes using cell free systems to study transcription initiation. However, genome-wide studies led to the discovery that the majority of mammalian genes lack a well-defined core promoter element but instead contain “promoter regions” with characteristic epigenetic marks (both histone chromatin and DNA marks). Therefore, the importance of canonical core promoter elements needs to be reevaluated. Given that RNA Pol II appears to be recruited to large stretches of the genome without identifiable core promoter elements, are core-promoter elements necessary for the recruitment of the transcriptional machinery? In addition, an in vivo study has challenged the notion that core promoter elements direct accurate transcription initiation or even that they are individually necessary ".
- https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4340783/

Вот и получается, что не только последовательности регуляторных элементов промотора вырождены, но и сам набор этих регуляторов избыточен (вообще в гене часто имеются альтернативные TSS, а вероятность и скорость трансляции у эукариот мало зависит от вариаций, в некоторых пределах, длины 5-нетранслируемого региона мРНК). Направление транскрипции определяется во многом последовательностью нуклеотидов кор-промоторного регулятора (если полимераза и белки комплекса транскрипции "припаркуются", например, в ТАТА-боксе, то полимераза "поедет" по прямой цепи ДНК, а не по реверсивной). При этом, действительно, большинство генов эукариот имеют промоторный регион в виде CpG-острова, где наборы CG сайтов симметричны для смыслового и антисмыслового направления. Здесь требуется дополнительная регуляция направления транскрипции, но и часто наблюдается двунаправленная транскрипция с одного промотора. А регулируемое метилирование и ремоделирование хроматина, скорее всего, само зависит от наличия тех или иных регуляторных последовательностей промотора (которые, повторяю, или короткие и вырожденные, или длинные, но совсем не имеют консенсусной последовательности, как у CpG-островков). Кстати, если пройтись по ссылкам статьи, на которую вы ссылаетесь, то обнаружится статья, где весьма логично изложена теория возможности появления новых генов из длинных некодирующих РНК при дивергентной экспрессии гена/lncRNA с одного CpG промотора (Divergent transcription: a driving force for new gene origination?), что хорошо сочетается с наблюдениями сравнительной геномики по de novo генам.       


Цитировать
Сейчас приходит все большее понимание того, что особую важность имеют места, с которыми взаимодействуют факторы транскрипции, причем не общие, а именно специальные факторы транскрипции (для каждого гена или нескольких генов, а не общие для определенного множества генов).

К примеру, Lambert et al. The Human Transcription Factors

Причем что интересно. Есть как сравнительно короткие последовательности, с которыми взаимодействуют специальные факторы транскрипции (в статье это motifs), примерно в 6-12 нуклеотидов, так и большие последовательности, которые также играют значительную функцию.

При возникновении нового гена он, судя по всему, находится под регуляцией соседнего функционального гена или нескольких генов (все сведения о расположении de novo генов указывают, что они почти всегда "гнездятся" вместе с другими функциональными генами). Как изменится регуляция копии такого нового гена после дупликации или транслокации – предсказать сложно.   


Цитировать
В-четвертых, избыточность (redundancy) совсем не обязательно свидетельствует о том, что возможна любая последовательность, для генов уже на многочисленных примерах показано, что избыточность является функциональной. Например, именно из-за избыточности одни и те же последовательности служат как матрица для транскрипции, так и как регуляторный элемент.

Это вы привели пример не избыточности (в значении вырожденности), а противоположного явления – наложения двойной функции на один участок. Такая организация ДНК весьма сложная и требует оптимизации в процессе функционального отбора, но в принципе возможная. Если вы имели в виду наличие регуляторного участка (сайта связывания TF) внутри экзона, то есть последовательности, которая будет служить в мРНК и матрицей для трансляции, то формирование данного регуляторного участка может произойти под действием отбора после функциализации гена именно в силу вырожденности многих кодонов и отсутствия особой значимости некоторых аминокислотных остатков в белке (по причине его доменной структуры). Или сайт связывания TF может изначально находиться в длинной некодирующей РНК (как, например, при двунаправленной экспрессии с CpG промотора), а при появлении функциональной ORF некоторые кодоны оптимизируются отбором под наличие этого сайта, если он имеет высокую функциональную значимость.
« Последнее редактирование: 11.01.2019, 12:30:25 от Лекс Усов »

 

Пожертвования на работу форума "Православное кафе 'Миссионер'"
можно отправлять по приведенным ниже реквизитам"

R412396415730
E210633234893
Z101437155470

41001985760841



Рейтинг@Mail.ru