Дарвиновская теория эволюции дала цивилизации нечто большее, чем еще одну научную истину. Благодаря современному варианту дарвиновской теории, синтетической теории эволюции, включившей в себя и достижения генетики, были созданы многие жизненно важные технологии, которые постоянно используются в современном мире, причем в сферах, которые от биологии уже далеки.
200 лет со дня рождения Чарльза Дарвина и 150 лет со дня опубликования его основополагающего труда «Происхождение видов» — обе эти даты отмечаются международным научным сообществом в наступившем году. Каждая значимая дата — повод осмыслить значимость памятного события. Прагматизм тут вполне уместен: для ученых любая теория представляет собой скорее удобный инструмент познания. Каждый вправе спросить: «Что, собственно, эта теория дает в практическом применении? Каков смысл спорить с креационистами, если и та и другая теория по большому счету — это только гипотезы без какой-либо связи с реальностью?» Поэтому тема, которой посвящены первые номера научных журналов в 2009 году, — «Что дала человечеству теория Дарвина?» — вполне актуальна.
Теория эволюции предоставила всей цивилизации нечто большее, чем просто научную гипотезу о происхождении жизни, пусть даже возведенную в ранг истины. Благодаря современному варианту дарвиновской теории, синтетической теории эволюции, включившей в себя и достижения генетики, были созданы многие жизненно важные технологии, которые постоянно используются в современном мире, причем в сферах, которые довольно далеки от биологии. Так, например, возникшая на основе эволюционной теории концепция «молекулярных часов» стала основой для криминологических методик.
Во многих фрагментах ДНК изменения происходят с предсказуемой частотой, которая зависит от того, какой из множества фрагментов огромной молекулы рассматривать. В начале 80-х годов были выявлены фрагменты человеческого генома, изменения в которых происходят с наибольшей частотой. Они и стали генетическими маркерами — уникальными идентификаторами индивидуальности организма. Как отпечатки пальцев, только идеальной точности.
Где нужно такое точное определение личности? Каждый, кто хоть раз смотрел сериалы CSI или «Доктор Хауз», вспомнит о криминальных расследованиях и тестах на отцовство. Для генетического обычно достаточно кусочка волоса, клетки кожи (например, на пивной кружке), слюны на окурке или клапане конверта — всё это может внести решающий вклад в расследование преступления. Самое распространенное применение — определение алиби для подследственного.
И это действительно работает. По оценкам американской общественной организации Innocence Project, использование анализа ДНК при расследовании преступлений освободило от ложных обвинений более 220 человек. Причем большинство обвинялись в особо тяжких преступлениях, например изнасилованиях. В случае судебной ошибки многим из них грозила бы смертная казнь.
Так же как и преступления, инфекции — опасная, но неотъемлемая часть жизни. Начиная с самого появления homo sapiens, наш вид сосуществовал с самыми разными типами паразитов, совершенствуя иммунную систему человеческого организма. Человеческая популяция — огромное пространство для эволюции микробов.
За теоретическую основу создания вакцин Дарвина стоит поблагодарить особо. Пожалуй, единственный метод определить, как противостоять неизвестным патогенам, — выяснить путь их эволюции. Филогенетический анализ ДНК необходим, чтобы определить важнейшие отличительные черты организма: срок жизни, способность к распространению, предпочтительные виды-хозяева (те, которые с наибольшей вероятностью будут заражены вирусами) и скорость размножения. Получив эту ключевую информацию, мы можем определить, как противостоять передаче вируса от больного к больному и по возможности стимулировать иммунную систему.
К примеру, анализ штаммов вируса гриппа, выделенных у организмов разных видов, показал, что источник этого заболевания — дикие птицы, а промежуточным звеном между птицами и людьми зачастую становятся домашние свиньи. Теперь во многих регионах удается противостоять сезонным эпидемиям заболевания, изолируя птицу и свиней от контактов с дикими птицами.
Наследие Дарвина важно для медицины и в других областях. К примеру, связи между генотипами людей и различными заболеваниями дали начало «персонализированной медицине», в которой дозы лекарств и методы лечения будут подбираться в соответствии с генетическими данными пациента. Например, препарат Herceptin может предотвратить развитие рака легких на ранних стадиях в 25% случаев, но иногда вызывает проблемы с сердцем. Когда врачи смогут точно определить вероятность положительной реакции на прием Herceptin по геному пациента, только применяя это средство, удастся сохранить много жизней.
По сути, имитацией лабораторного синтеза новых белков является любое генетическое моделирование — крайне эффективная методика, используемая в самых разных научных и технологических сферах. Сфера его применения — сложные комплексные расчеты на оптимизацию, например при составлении расписания авиарейсов, метеорологических прогнозов, состава медицинских препаратов, управлении пакетами акций и т.д.
Типичная схема эволюционного алгоритма предполагает, что на первом этапе создается «популяция» возможных решений. Затем производится оценка степени совершенства каждого из вариантов. Если ни один из вариантов не соответствует требованиям, то выбираются наиболее оптимальные. После этого они подвергаются «мутациям» (смешению определяющих признаков, имитирующему половое размножение). И в итоге получается новый набор решений, которые снова оцениваются и т.д.
Результаты генетического моделирования зачастую бывают очень причудливы. К примеру, не так давно в США вычислялась оптимальная схема распределения сигналов спутников, направленная на минимизацию потерь данных у наземных приемников. Предложенные орбиты спутников были неожиданно асимметричны, с разношаговыми расстояниями между аппаратами. Однако эффективность этого решение на порядок опережала другие схемы.
Научное познание проистекает из наблюдения за природой и постановки экспериментов. Природа — не учитель, который читает лекции или дает советы. Природа просто подстегивает врожденное любопытство человека, предлагая ему узнать столько, сколько он сможет достичь. Эволюция — основополагающий принцип развития жизни на Земле. Приложение ее уроков к истории и движущим силам перемен — залог благополучия человечества.
Программа «Ничего Личного». Креационизм против эволюционизма. |
ОТПРАВИТЬ:
| Читать @chaskor |
Статьи по теме:
- Молекула, открытая на уроке.
Десятилетняя девочка изобрела новое взрывчатое вещество. - Неизвестный Ломоносов – кукиш, куртуазность и эскапизм.
300-летие «холмогорского самородка». - Знал бы человек-паук.
Учёные представили держащую человека сухую липучку. - Чёрные цивилизационные дыры России.
Как выглядят карты «антропоцена» Земли. - Плагиат Артамоновой.
За гранью безумного или просто скверный анекдот? - «Задумай – Спроектируй – Реализуй – Управляй».
Международный семинар по вопросам инноваций и реформированию инженерного образования «Всемирная инициатива CDIO» прошёл в МИСиС. - «Чем больше знакомишься с наукой, тем больше любишь её».
Всероссийский фестиваль науки — мировой научный опыт и уникальный стиль. - Сергей Капица: «Я не сторонник катастрофического взгляда на жизнь».
Светлана Конеген расспросила Сергея Петровича Капицу о демографической теории и состоянии отечественной науки. - Наука по-русски и в картинках.
В России будет издаваться Science Illustrated. - Удивительные приключения серба в Америке.
10 июля 1856 года родился изобретатель Никола Тесла.
