Informacyjna koncepcja teorii

ewolucji

Witalij Arnoldovich Kordyum



Ur. 31 lipca 1931 r., doktor nauk biologicznych,

Ur. 31 lipca 1931 r., doktor nauk biologicznych,

autor ponad 300 prac naukowych i 41 patentów

autor ponad 300 prac naukowych i 41 patentów

na wynalazki; absolwent Wydziału Biologii

na wynalazki; absolwent Wydziału Biologii

Narodowego Uniwersytetu im.Tarasa

Narodowego Uniwersytetu im.Tarasa

Szewczenki w Kijowie; laureat Nagrody Ukrainy

Szewczenki w Kijowie; laureat Nagrody Ukrainy

w dziedzinie nauki i technologii z zakresu badań

w dziedzinie nauki i technologii z zakresu badań

kosmicznych i biologii związanych z

kosmicznych i biologii związanych z

informacyjną koncepcją ewolucji. Prowadził

informacyjną koncepcją ewolucji. Prowadził

badania nad wpływem egzogennego RNA na

badania nad wpływem egzogennego RNA na

genetyczny system Prokaryota i ich ewolucji.

genetyczny system Prokaryota i ich ewolucji.

Wyniki tych badań zebrał w monografii pt.

Wyniki tych badań zebrał w monografii pt.

„Ewolucja biosfery”, opublikowanej w 1982 r. , w

„Ewolucja biosfery”, opublikowanej w 1982 r. , w

której zaproponował ideę informacyjnej

której zaproponował ideę informacyjnej

koncepcji ewolucji. Podstawowym założeniem tej

koncepcji ewolucji. Podstawowym założeniem tej

koncepcji jest to, że głównym czynnikiem

koncepcji jest to, że głównym czynnikiem

ewolucji jest horyzontalny transfer genów.

ewolucji jest horyzontalny transfer genów.

Co rozumiemy pod pojęciem „horyzontalny transfer genów” ?



Zjawisko to jest przeciwieństwem normalnego, wertykalnego,

czyli pionowego przekazania genów potomstwu przez rodziców.



Horyzontalny (poziomy) transfer genów zwykle obejmuje jedynie

kilka genów jednego gatunku, które zostają włączone w genom

innego gatunku, czyli umożliwia nabycie nowych genów od innego

organizmu, który nie może być rodzicem.

Podstawowe założenia informacyjnej koncepcji teorii ewolucji

:

Jest to nowa koncepcja, która wyjaśnia wpływ czynnika informacyjnego na

ewolucję. Zakłada ona przejście od ewolucji gatunków do ewolucji

biosfery

.



Gatunki – to system otwarty dla wymiany informacji praktycznie z całej

biosfery



Ewoluują nie gatunki, nie populacje, a cała biosfera jednocześnie,

ponieważ istnieje stała wymiana informacji.



Podstawowym źródłem i materiałem ewolucji jest egzogenna informacja



Egzoinformacja jest zmienna i odzwierciedla wygląd całej biosfery



Koncepcja ta przewiduje wolne istnienie materiału genetycznego i

informacji biosfery (koncepcja „wolnego genu”)



Przewiduje istnienie milczącej informacji – niezrealizowana informacja

biosfery (nie ulega doborowi)



W każdy organizm zawsze wchodzi nowa informacja, która

eliminuje w części lub w całości starą informację



Organizmy mają mechanizmy do włączenia egzoinformacji w

genom



Koncepcja przewiduje istnienie producentów informacji, nośników

informacji, mechanizmu przekształcania i konsumentów informacji



Informacja będzie mieć rezultat jeśli może zmieniać ewolucje

taksonów

Udowodniono, że egzoinformacja może zmienić genom każdego organizmu

niezależnie od rangi taksonów, stosunków rodzinnych, filogenetycznych.

Jest to, zdaniem autora, normalnym, naturalnym procesem biosfery,

który można opisać różnymi charakterystykami ilościowymi za pomocą

aparatu matematycznego. Ta egzoinformacja wchodzi do genomu,

zmienia go, a to oznacza, że zmienia ewolucję całego organizmu

.



Kordyum doszedł do wniosku, że istnieje nietradycyjne przekazanie

informacji genetycznej.

Jak odbywa się przepływ informacji w ekosystemach – porównanie:
- w czasach Darwina były znane 2 kanały informacji: płciowe i

bezpłciowe rozmnażanie (powstała syntetyczna teoria informacji-

informacja znana na poziomie genotypu)

- później powstała niedarwinowska teoria ewolucji, która wyjaśniała

wpływ dryfu genów na ewolucję (sprzeczne z doborem naturalnym)

- współcześnie mamy nietradycyjną wymianę informacji

dziedzicznych

Kanały przekazu informacji wg Kordyuma (poznane

tylko dla bakterii, wirusów i fagów) :

1.

TRANSDUKCJA

2.

TRANSFORMACJA

3.

ODWROTNA TRANSKRYPCJA

4.

KANAŁ SYMBIOTYCZNY

5.

CZĘŚCIOWA WYMIANA CHROMOSOMÓW

6.

INFORMACYJNE UDERZENIE

7.

TRANSGENEZA

8.

INICJATORY REKOMBINACJI

9.

ZA POMOCĄ TRANSPOZONÓW

10.

WYMIANA PLAZMIDAMI I EPISOMAMI

11.

KANAŁ INFORMACYJNY ZA POMOCĄ WIRUSÓW

Losy informacji genetycznej



Jeśli informacja wchodzi do genomu to :

- może działać

- może być neutralna

- może być eliminowana



U organizmów prostych, jednokomórkowych egzoinformacja może

od razu przejawić się fenotypowo i być dziedziczna - tempo

ewolucji może być wyższe.



U wyższych Eukaryota taka informacja może najpierw wpływać na

komórki reprodukcyjne i nie może być od razu widoczna

fenotypowo, a będzie realizowana w pokoleniach potomnych.

W każdym wypadku nowa informacja powinna być dopracowana w

każdym organizmie. Przy takim dopracowaniu duży wpływ maja

różne czynniki.

Informacja może być :
- dziedziczna – najpierw następują zmiany biochemiczne, potem

genetyczne, a na końcu morfologiczne

- eliminowana

A jak to wygląda w praktyce???



Z poziomym przekazem genów mamy do czynienia np. w

sytuacjach choroby wirusowej. Wirus poprzez

wbudowanie swoich genów "porywa" komórkową

maszynerię produkcji białek i kwasów nukleinowych.

Kiedy wirus uwalnia się może przypadkowo porwać

kawałek genomu poprzedniego gospodarza. Następnie

zakażenie takim wirusem oznacza poziomy transfer

genów. Przykładem niech będzie ptasia grypa.

Bezpośrednio nie atakuje ludzi. Może natomiast zarazić

świnie, a zmodyfikowany pod wpływem genomu świni wirus

zdolny jest już zakazić człowieka.



Eukariotyczny pierwotniak

Entamoeba histolytica

, który wywołuje u

człowieka czerwonkę, może żyć w warunkach beztlenowych w jelicie

dzięki enzymom fermentacji, których większość Eukariontów nie ma.

Analiza filogenetyczna wykazała, że niektóre z tych enzymów

pochodzą z horyzontalnego przekazu genów od archeowców.

Poziomy transfer genów a GMO (Genetically Modified Organism)



Istnieje ciągle rozpowszechniany lęk, że geny z organizmów

GMO przedostaną się do genomu człowieka i uczynią nas

jakimiś potwornymi mutantami z genami np. kukurydzy. Jeśli

byłoby to takie łatwe roślinożercy mieliby mnóstwo genów

roślinnych. Właściwie bylibyśmy tym co jemy.

Przeprowadzono badania, w których próbowano w próbkach

mięsa kurczaków znaleźć geny soi. Soja stanowiła podstawę

paszy badanych kurczaków. Wynik był negatywny. Nic

dziwnego, gdyż horyzontalny transfer genów do genomu

Eukariontów jest trudny. Istnieją mechanizmy chroniące

nasze komórki przed obcym DNA, gdyż jego pojawienie się w

większości przypadków oznacza próbę zawładnięcia komórką

przez wirusa.



Istnieje gatunek bakterii,

Agrobacterium tumefaciens,

które

potrafią przenieść plazmid do komórki roślinnej. W laboratorium

można podmienić geny na plazmidzie, tak by bakteria działając jak

strzykawka dostarczyła pożądane geny do genomu rośliny.

Obserwuje się obecność genów roślinnych w genomach nicieni oraz

pasożytów glebowych żerujących na tych roślinach

.

PODSUMOWANIE



Informacyjna koncepcja teorii ewolucji przebiega na zasadach

utworzenia jakościowo nowej informacji, która powinna być

przeniesiona do konsumenta poprzez kanały.

W konsumencie informacja powinna być dopracowywana. W tym

czasie w organizmie są uruchamiane mechanizmy, które

regulują ten proces.



Proces powstawania jakościowo nowej informacji często

odbywa się gwałtownie i masowo.



W tym wypadku wirusy występują jako podstawowy czynnik

ewolucji.



Jako wynik tego wszystkiego w populacji mogą powstać nowe

możliwości ewolucyjne na zasadach syntezy nowych struktur

białkowych. Struktury te mogą doprowadzić do powstania

nowych cech, które podchodzą pod wpływ doboru naturalnego

(adaptacja).



Ta koncepcja objaśnia gwałtowność ewolucyjnych zmian, powstanie

nieadaptacyjnych cech, dużych taksonów i tłumaczy wielką

różnorodność biosfery przy stosunkowo nieróżnorodnych warunkach

istnienia.



Nie odrzuca ona roli doboru naturalnego i twierdzi, że dobór działa w

ścisłym związku z innymi czynnikami i mechanizmami



Czynniki te to trzy podstawowe niejasności ewolucji :

- 1. Działanie mutacji jako proces losowy.

- 2. Przeniesienie informacji, która też pojawia się na drodze

losowej i która może być popierana lub nie przez dobór

naturalny

- 3. Realizacja egzoinformacji i dopracowanie jej w nowych

organizmach podchodzi pod wpływ dużej ilości czynników

losowych.



Kordyum uważa, że ewolucja przebiega w połączeniu doboru

naturalnego z tymi trzema niejasnościami.



Koncepcja ta nie występuje przeciw teorii Darwina, a pokazuje

nowe , dodatkowe mechanizmy, które leżą w osnowie ewolucji.