Тезисы докладов

Информационная биология

Молекулярно-генетические системы управления, как и другие сложные системы, имеют различные лимитирующие факторы организации, ограничивающие их нормальное функционирование или эволюционную перспективу. Теоретическим путем показано, что на различных этапах микро- и макроэволюции они должны приводить к так называемым "катастрофам ошибок и потерь". В рамках Единой теории молекулярной эволюции в целом выявлено до 20 различных лимитирующих факторов организации: катастрофы мутационных ошибок (М.Эйген), селекционных потерь (дилемма Холдейна), информационных, сегрегационных, аберрационных, транспозиционных, инбредных потерь, ошибок регуляции; потерь за счет структурной неустойчивости ансамблей макромолекул; замедление адаптивной эволюции при переходе к мноклеточности, опасность заражения макрохозяина микропаразитом, соматического мутационного вырождения, онкогенного перерождения; асимптотическая гибель в ходе стохастической эволюции ("кошмар вырождения"), и т.п. В каждом случае лимитирование возникает как результат взаимодействия некоторого эволюционного фактора со структурными особенностями МГСУ, и выражается в появлении определенных "границ катастроф". Пересечение таких границ приводит к гибели или вырождению популяции либо непосредственно, либо в эволюционной перспективе. Таким образом, "границы катастроф" ошибок и потерь становятся важными ограничениями эволюционного потенциала МГСУ, исключающими некоторые крупные направления эволюционного процесса. В целом они образуют своего рода "коридор", в границах которого допустима стохастическая эволюция. В действительности "коридор" определяется свойствами и параметрами существующей организации МГСУ. Фактически "коридор эволюции" и есть явное проявление предетерминированности эволюционного процесса уже существующей организацией МГСУ. Во многих случаях лимитирующие факторы организации МГСУ в ходе эволюции могут быть преодолены при помощи т.н. "эволюционных приспособлений широкого профиля", которые устраняют лимитирование или отодвигают его границы на существенное расстояние. В результате открываются "окна в коридоре эволюции", отвечающие новым направлениям эволюционного процесса. Например, граница "катастрофы информационных потерь" гаплоидных клеток - максимальный допустимый размер генома - преодолевается при переходе к диплоидности и увеличивается на несколько порядков величины. Границы катастроф, возникающие при переходе к многоклеточности, преодолеваются с появлением иммунной системы, а также с переходом к "рыхлому" геному многоклеточных эукариот, где основным источником изменчивости становится комбинирование крупных модулей генов и геномов. Границы катастроф ошибок и потерь, наравне с аттракторами и другими качественными особенностями динамического эволюционного описания МГСУ, являются динамическими инвариантами МГСУ как системы. С биологической эволюционной точки зрения лимитирующие факторы организации и эволюционные приспособления широкого профиля являются наиболее существенными особенностями МГСУ, формирующими процесс эволюции. Поэтому сценарии процессов добиологической и биологической эволюции МГСУ следует строить опираясь, в первую очередь, именно на эти особенности. Остальные свойства эволюционного процесса вторичны. Работа поддержана грантами ISSEP (Соросовские профессора) и ГНТП Минобразования РФ "Университеты России - Фундаментальные Исследования (? 1760).

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии

[Головная страница] [Конференции] [СО РАН]

© 2001, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск
© 2001, Объединенный институт информатики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт систем информатики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт математики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Новосибирский государственный университет
Дата последней модификации 06-Jul-2012 (11:45:21)