Фенотип, геном и тридцатиметровые тигры

Вести научные споры в чате практически невозможно. В комментариях немного проще, но тоже часто оказывается, что нужен ответ величиной в отдельный текст. Вот и приходится вести дискуссию постами.

Почему так? Можно задать простой вопрос, который потребует длинного ответа. Можно и короткий придумать, хотя сложно сделать так, чтобы он был корректный и чтобы он был понятен не только тем, кто и так знает. Именно так и случилось сегодня. Спросили о простых вещах, но ответ приходится делать развёрнутым, чтобы быть корректным, не слишком упрощать. Вот сам комментарий:

Интересно. Вы биолог, как я понял. Меня в последнее в такой вопрос интересует. Этот вопрос первоначально звучал примерно так: почему до определённого момента геном руководит ростом например котёнка, а затем обрубает рост, когда котёнок достигает размера взрослой кошки. Геном и днк ведь не могут выглянуть из котёнка и посмотреть, сколько ещё расти) Да и вообще вряд ли геном способен к логическим операциям, и имеет какие-то представления о пространстве, протяжённости, единицах длины и тп Поэтому мне и интересно почему все мухоморы вырастают не выше 20 см, могли бы же метровые мухоморы вырастать, почвы и пищи хватит. Ну и дальше я применяю модель естественного отбора, которая как бы говорит что то что сейчас это результат миллионов лет селекции, поэтому все лягушки бурые, потому что желтых легче заметить и съесть. С этой точки зрения не вижу препятствий чтобы ранние животные не вырастали до больших размеров, например тридцатиметровый тигр) Да, ему себя не прокормить и он вымрет. Но какая то популяция могла быть.

Ответ можно разделить на две части: связь фенотипа и генотипа, почему нет тридцатиметровых тигров.

Фенотип и генотип

Упрощённо говоря, фенотип — это то, как мы выглядим, сумма внешних признаков, а генотип — сумма наших генов. Как они связаны?

Генотип влияет на фенотип. Если у нас генотип кошки, то и фенотип будет кошачий. Если генотип тигра — тигриный. Тигра-альбиноса — фенотип будет тигра-альбиноса, а не пумы-альбиноса. Однако, далеко не только генотип влияет на фенотип. Среда очень сильно влияет на формирование внешнего вида.

Дело в том, что в генотипе не прописано, что этот тигр большой, этот маленький, а этот вообще альбинос. Генотип определяет, например, уровень гормона роста у животного. Чем больше гормона, тем крупнее будет организм. Но. Если плохо кормить в детстве, то генетически большой тигр окажется меньше генетически маленького, которого хорошо кормили.

Так же в геноме не сказано, что тигр должен быть альбиносом. В нём сказано, что ген ответственный за пигмент сломан, а уж последствия из этого складываются в силу многих обстоятельств. Или форма ушей — про неё вообще ничего не сказано в геноме, но набор факторов приводит к закономерному формированию определённой формы. Это очень сложные процессы, которые учёные во всю изучают и до полного понимания ещё очень далеко, хотя и успехов много. Наглядный пример успехов: работы по искусственному выращиванию органов — для этого нужно понимать, как заставить клетки правильно расти и делиться.

Причём геном не напрямую влияет на фенотип, а через различные белки, в том числе гормоны, которые образуют градиенты в тканях. По концентрации клетки «понимают» что им нужно делать. Когда много разнонаправленных градиентов, практически каждая клетка получает свою личную команду. Это является одним из способов регулирования размера и роста.

Ограничение на большие размеры

не вижу препятствий чтобы ранние животные не вырастали до больших размеров

Вы про динозавров слышали? Они примерно такими и были 🙂

На самом деле ограничений множество. Про энергетические заметил сам вопрошатель: чем больше туша, тем сложнее её прокормить, в том числе потому что на само движение уходит всё больше энергии. А потом представьте, как медленно будет двигаться такое тело. Гепард может быстро развить скорость благодаря своему небольшому весу. Чтобы быстро ускорить крупное тело нужно прилагать такие усилия, что не выдержат никакие мышцы.

Или вспомните жирафа с длинной шеей. У него уже огромные проблемы с сердцем, так как очень сложно поднимать кровь на такую высоту. Насколько я помню, у жирафа высоту лимитирует как раз сердечно-сосудистая система.

Ещё можно предположить, что у очень крупных животных будут проблемы с теплоотведением. У слонов такие огромные уши, как раз, чтобы избавляться от лишнего тепла.

Если говорить про растения и грибы, то у них часто лимитирует рост транспортная система: нужно доставлять вещества из корней в листья и обратно (у растений), из мицелия в плодовые тела (у грибов), а это весьма затратное дело. При каком-то расстоянии оказывается, что игра не стоит свеч, затраты оказываются слишком большими. Например, растения транспортируют сахара из листьев в корни — там они нужны как источник энергии. А какой смысл их транспортировать, если при доставке вся энергия этих сахаров тратится на доставку?

Кстати, деревья такие высокие не потому что они получают от этого какую-то непосредственную выгоду, а из-за конкуренции с другими деревьями. Если бы не было конкуренции и отбора, деревья были бы совсем маленькие или их не было бы совсем.

07.12.2017

Добавить комментарий

Войти с помощью: