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主题:【原创】【讨论】达尔文进化论的悖论 -- 孟词宗

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家园 【原创】达尔文进化论的悖论 2 - 进化的统计悖论

这里是总结回答楼下各位的疑问。

楼下各位提了不少问题。大多数都没说到点子上。我这里再说一遍:

这篇文章的主旨不是要证明某些器官是不是从另一些器官进化而来的。而是要说明按照现代达尔文进化论的基因理论,从数学统计上来说没有足够的时间让某个物种的所有基因完成进化。

有人要我给数据的引文,有人要我给计算方法。虽然下面的回帖里贴了多次,这里再重复一下:

“冰冻三尺”先生给了个人类基因突变速率的研究成果,链接见下 ( https://www.solidot.org/story?sid=13296 )这是2009年登载 Nature 上的消息。

文章中说的突变是指基础对(base pair) 突变。那么人有多少对 base pair 呢?30 亿。出处:https://www.genome.gov/11006943/human-genome-project-completion-frequently-asked-questions/

那个文章里说是相当于三千万基对有一个突变。(the human mutation rate — is equivalent to one mutation in every 30 million base pairs,)那么把全部30亿基对全部变掉要多少代呢?最少需要3千万代。就算每12年人类就能就能遗传一代也需要3亿6千万年。这比人类的历史(4百万年)要长的多。

而实际上真正能够传递下去的突变更少。“冰冻三尺”引用的文章里,作为实验对象的两个亲戚在200年前有共同祖先,传了13代,发现有23处可能的突变引起的不同。在经过培养实验后,真正能够遗传的突变只有4个基对。

传13代才4个突变。那么30亿个突变要多少代?97.5 亿代。还是算每12年人类就能就能遗传一代,完成全部基因突变需要1170亿年。约等于宇宙年龄(约170亿年)的7倍。

所以从统计上来说,基因突变必须在短期内大量发生并能有效遗传才能支持现代进化论。

家园 这个似乎有什么不对的地方

简而言之,应该是繁殖选择不是性选择.那么在充分尊重女性的前提下以学术的角度看待这个问题,您文章里没说女性在生命周期中繁殖和抚育下一代完成以后,她们的选择还是那么重要吗?从您这篇文章的生物学逻辑角度,似乎也可以推导出当女性完成其在繁殖体系中的使命以后就不用听老婆话了这种有点可怕的推论.

当然现在您应该知道我是在开玩笑了.

家园 表观遗传

表明生物进化中的获得性遗传可以是不以基因突变为基础的,而是碱基化一些基因片断,使其特点显性并遗传下去。

换句话说,人类的DNA可能是一个数据库包含了从生命发源到现代人类演化的所有DNA片断,像人类与香蕉的基因不同处不到50%,与猿更是超过98%相同。如果以后环境变化跟早期生命所处环境相似,那么以前的DNA片断可能被激活以适应这个环境。

家园 百度了下,好像多数人认为鱼鳔才是从肺演变来的

肺的基因还是容易理解的,出于利用气体的需要吧

家园 您这个逻辑真是一塌糊涂

谁说要30亿个基因都要不一样的? 人和猪差得够大了吧, 83%的基因是一样的。

人和大猩猩99%的基因是一样的。

粗略算一下, 1%大约3千万个, 一代人之间的突变取中位数150, 那就需要20万代。按照你说的一代12年, 只要240万年就可以造成人和猩猩那么大的差别。公认最早的人类先祖, 路西, 生活在大约320万年之前,和这个240万年的时间大致吻合。

再从头算, 假设从没有基因到30亿个基因按照相同速度变异, 那么需要2000万代, 按你的说法大概2.4亿年。考虑到单细胞生物的繁殖要快得多, 这个数字可以缩短很多倍。 而地球上最高的多细胞生物大约出现在6亿年前, 和这个极其粗糙的估算的量级是一样的。

家园 呵呵,你的逻辑才有问题吧

100到200个变异只是最优化的情况。实验证明能遗传的突变每13代(200年)才4个。

就算按照你的3000万个来算好了。每十三代才4个,要9750万代才能完全变完。按12年一代算要11.2 亿年才能变1%。 11.2 亿年前别说露西,连恐龙都没诞生呢。比寒武纪大爆发还早一倍。

家园 你这个基因变异率和现实演化过程对不上的结论实在是很主观

实际上基因测定早就可以通过相应的算法来计算物种的生存年代,通过判定两个同源物种之间的基因差来反推物种的演化时间。普通人经常犯的一个错误就是仅凭常识就对自己不了解的领域作出批判,这样做实在是太过傲慢。

家园 4个基因vs3000万个碱基对

老孟你搞错单位了

家园 好问题,这个要涉及到“祖母假说”和其他一些理论

百度百科:祖母假说

祖母假说

资本体现假说

资本体现假说

吸烟与绝经

祖母假说的关键证据是当人类进化过程中气候发生剧烈变化时,寻找食物曾经变的异常困难,觅食成为生存的最大挑战,怀孕或哺乳期的妈妈根本无法给后代提供足够的营养,这个时候,已经没有生育能力,但体力很好的祖母就担当了重要任务,帮助女儿寻找食物,照看孙辈。这种假说可从人类狩猎时代古老记载的家庭结构中寻找到答案。显示老年女性将食物分配给他们的子女和后代。这种来自祖母的特殊照顾对那些刚刚多了弟弟妹妹的小孩子来说尤其重要,因为妈妈的主要精力已经转向新出生的婴儿。有这样祖母的家庭才能顺利度过艰苦的生存环境,这样一代代下来,人类的年龄不断延长。

说起来确实蛮残酷的,绝大部分雌性动物在绝经之前寿命就会结束。绝经在自然界是一种非常罕见的现象,已知地球上只有虎鲸、短鳍领航鲸和现代智人这3种哺乳动物会在野生条件下绝经之后还会生存一段时间,还有在人工饲养的环境里的大象和某些猴子也会绝经。其余的哺乳动物都不会。

家园 这个是你傲慢了

你把分子生物学奉为圭臬。问题是这门科学尤其是在基因方面天天都有新理论出来。

最简单的,现代人类单地起源说和多地起源说的争论。基因学没起来之前,多地起源占上风。起来之后,单地起源在90年代占了上风,从80年代末到00年代,二十多年间,单地起源看似不可动摇,甚至有人宣称智人把所有尼安德特人都杀光之类的蠢话。结果到10年代就被打脸了,现代人的基因里有1%—4%来源于尼安德特人,5%来自于丹尼索瓦人。而许昌人的发现,又为多地起源(其实应为多亚种混合起源)提供了证据。

至于算法,我引用的可是正规文章。正规文章说每十三代4个可遗传突变。所以算出来9750万代才能完全变完1%。按12年一代算要11.2 亿年才能变1% (人和猩猩的分野)。这又有何问题呢?

不要动不动说人家傲慢。有理说理,你要列计算公式也可以。你上来就发读书卡。结果发的读书卡文不对题。然后随便扣帽子才是真正的傲慢吧。

家园 不是传13代4个突变,而是0.33%的基因内就有4个突变

这篇2009年的文章

链接

已经讲得很清楚了

对Y染色体的DNA序列分析透露,人类基因从上一代传递到下一代,每次会累积100到200个新的突变。这一数字是人类基因突变率的首次直接测量——它相当于每3千万碱基对中有一个突变。

中英两国的研究人员分析了生活在农村,有远亲关系的两位男性的Y染色体上的上千万碱基对。在200多年前,两人的先祖是同一人,因此继承了相同的Y染色体。在随后的13代里,这个Y染色体忠实的从父亲传递给儿子,虽然偶尔会出现DNA复制错误。研究人员培育了取自两人的细胞,使用新一代基因测序技术,发现了23个候选突变。然后他们使用传统测序技术确认了其中12个突变,这些突变中的8个是细胞培育过程中产生,只有4个是真正的遗传变异。研究人员推算出,大约3千万碱基对中有一个发生突变。报告发表在《当代生物学》杂志上。

我解释一下这是怎么计算的。作者测了Y染色体上的1千万个碱基对。

1千万个碱基对在13代的时间内累积了4次变异,

算下来3万千个碱基对在1代的时间内会发生1次变异。

人体一共30亿个碱基对,所以1代的时间内会发生100次变异。之所以选Y染色体,是因为不会发生同源重组,比较稳定。

不是传13代才一共4个突变,而是传13代之后少量(1千万/30亿=0.33%)的基因内就有4个突变。

人体一共就2万多个编码基因。每代就有100个基因突变,这个比例并不小。研究种群突变就要以种群为单位,要乘以人类总数。这意味着一代之内全人类70亿人至少新增7000亿个基因变异,平均单个基因都要平摊3500万多个变异。而人类单个编码基因长度平均就1500个碱基,非编码基因要更短一些。碱基一共就4种选择。这意味着任何一个基因的任何一个碱基的任意一种变异,在地球上一共有(3500万/1500/4=)5833人携带。这5833人以自己一生的时间,来测试这次变异是否有利。以上的计算暂不考虑保守序列和非编码基因。2009年那篇文章的样本数太少,数字不一定精确。大概量级应该差不远。

而且关键位点的单碱基突变就可以改变整个基因的性质。如镰刀型细胞贫血症,就是遗传物质DNA中一个CTT变成CAT,即其中一个碱基T变成A,以致产生全身病变。

生物体面临的问题不是突变太少,而是突变太多。太阳晒多了会脱皮,是因为皮肤细胞吸收紫外线造成大量DNA变异,变异数量多到细胞完全不能用了,直接启动了凋亡机制。细胞在检查和修复变异DNA上花了大量功夫。

特别要注意的是,这每代之间的100多个变异基因,是在经过身体内一系列DNA筛查机制,从更大的变异基因数量中,剔除了大量有害变异之后剩下来的。如果是严重有害变异,精子本身就会游得慢,或是胎儿早期就自动流产。剩下来的基因突变至少是害处比较小,甚至可能是有益的。

而且高等动物基因变化已经很慢了。低等生物比如病毒的变异速度就快多了。每年都会进化出30%的全新感冒病毒,人类的免疫系统从来没有遇到过。这些大量新增的基因库,会以极小的几率通过基因水平轉移 (HGT)被高等生物吸收。

家园 是四个突变不是四个基因

Nature 的原文如下:

Then they validated twelve of these mutations using traditional sequencing techniques. Eight of these mutations, however, had arisen in their cell-culturing process, which left just four genuine, heritable mutations. Extrapolating that result to the whole genome gives a mutation rate of around one in 30 million base pairs.

是我在正文里写错了。正文已改。

家园 木村资生提出“中性突变说”比较合理

在分子层面发生的突变,如果不考虑对生殖不利的话,基本上都是无所谓有利还是不利的“中性突变[2]”,有利的突变其实非常少,简直可以忽略不计。

真是随机突变的话,应该符合正态分布才对啊。

家园 好吧,我收回前面的话,不再参与这个话题的讨论
家园 一段已经迭代上亿年的代码,随机改几个字符,会是啥结果?

如果所有碱基的随机正态分布,现存的DNA已经经过千锤百炼,本来就是偏离中值的极端存在。如果再随机突变,回到中值的可能远大于继续偏离中值的可能。有利的突变必然极少。

通宝推:武工队,
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