Теория сборки, молекулярный индекс и глубина времени
Как надежно отличить живое от неживого? Живое сложнее. Молекулярный индекс” или "индекс сборки" (assembly index) основан на количестве связей, необходимых для создания молекулы. Например, слово 'abracadabra' состоит из 5 различных букв и имеет длину 11 символов. Оно может быть собрано из составляющих его символов как a + b --> ab + r --> abr + a --> abra + c --> abrac + a --> abraca + d --> abracad + abra --> abracadabra, поскольку "abra" уже было построено на более раннем этапе. Поскольку это требует 7 шагов, индекс сборки равен 7. Строка 'abcdefghijk' не имеет повторений, поэтому индекс сборки равен 10.
Как из пространства вариантов возможных конфигураций простых частиц собираются более сложные? И не просто более сложные, но похожие, или даже одинаковые. Давайте вспомним второй закон термодинамики. Живые существа сжигают энергию, производя работу и тепло. Но это не хаотичное шевеление молекул, а использование энергии для осуществления изменений, например, движения, изменение объема и химических превращений.
Объединяет эти процессы то, что энергия вводится в систему извне, и направляется таким образом, что изменяется форма или расположение системы. Живым существам удается не распадаться так же быстро, как они образуются, потому что они постоянно увеличивают энтропию вокруг себя. Они делают это благодаря своей молекулярной структуре, которая позволяет им поглощать энергию в виде работы и отдавать ее в виде тепла. При определенных условиях эта способность поглощать работу позволяет организмам (и другим системам) совершенствовать свою структуру, чтобы поглощать больше работы и при этом выделять больше тепла. Все это приводит к возникновению положительной обратной связи, которая заставляет нас двигаться вперед во времени в соответствии с расширенным вторым законом.
Давайте вернемся к отличию живого от неживого: крупные биогенные молекулы будут иметь больший индекс сборки, чем мелкие молекулы или крупные молекулы, которые не являются биогенными. Коллектив Лироя Кронина использовал свой метод “индекса сборки” для присвоения значений индекса сборки базе данных, содержащей около 2,5 миллионов молекул. Затем они использовали подмножество из примерно 100 малых молекул и небольших белковых фрагментов (пептидов), чтобы экспериментально проверить ожидаемую корреляцию между индексом сборки и количеством фрагментов, генерируемых масс-спектрометром.
Масс-спектрометры ионизируют образец, разбивая молекулу на фрагменты, а затем подсчитывают количество уникальных частей. Чем больше количество уникальных частей, тем выше индекс. В сотрудничестве с NASA и университетом Аризоны, команда Кронина, показала, что система работает с образцами с Земли и за её пределами. Среди них были кусочек метеорита (не биологического происхождения), содержащие ископаемые образцы озерных отложений из голоцена (30 000 лет назад) и середины миоцена (14 миллионов лет назад). Они обнаружили, что только живые системы производят большое количество молекул с индексом сборки выше экспериментально определенного значения в 15 шагов. Отсечка между 13 и 15 свидетельствует о фазовом переходе, когда физика эволюции и отбора должна заменить другие формы физики для объяснения того, как образовалась молекула.
Читать дальше
Graphics:
Merrill Sherman/Quanta Magazine
#evolution #global
Как надежно отличить живое от неживого? Живое сложнее. Молекулярный индекс” или "индекс сборки" (assembly index) основан на количестве связей, необходимых для создания молекулы. Например, слово 'abracadabra' состоит из 5 различных букв и имеет длину 11 символов. Оно может быть собрано из составляющих его символов как a + b --> ab + r --> abr + a --> abra + c --> abrac + a --> abraca + d --> abracad + abra --> abracadabra, поскольку "abra" уже было построено на более раннем этапе. Поскольку это требует 7 шагов, индекс сборки равен 7. Строка 'abcdefghijk' не имеет повторений, поэтому индекс сборки равен 10.
Как из пространства вариантов возможных конфигураций простых частиц собираются более сложные? И не просто более сложные, но похожие, или даже одинаковые. Давайте вспомним второй закон термодинамики. Живые существа сжигают энергию, производя работу и тепло. Но это не хаотичное шевеление молекул, а использование энергии для осуществления изменений, например, движения, изменение объема и химических превращений.
Объединяет эти процессы то, что энергия вводится в систему извне, и направляется таким образом, что изменяется форма или расположение системы. Живым существам удается не распадаться так же быстро, как они образуются, потому что они постоянно увеличивают энтропию вокруг себя. Они делают это благодаря своей молекулярной структуре, которая позволяет им поглощать энергию в виде работы и отдавать ее в виде тепла. При определенных условиях эта способность поглощать работу позволяет организмам (и другим системам) совершенствовать свою структуру, чтобы поглощать больше работы и при этом выделять больше тепла. Все это приводит к возникновению положительной обратной связи, которая заставляет нас двигаться вперед во времени в соответствии с расширенным вторым законом.
Давайте вернемся к отличию живого от неживого: крупные биогенные молекулы будут иметь больший индекс сборки, чем мелкие молекулы или крупные молекулы, которые не являются биогенными. Коллектив Лироя Кронина использовал свой метод “индекса сборки” для присвоения значений индекса сборки базе данных, содержащей около 2,5 миллионов молекул. Затем они использовали подмножество из примерно 100 малых молекул и небольших белковых фрагментов (пептидов), чтобы экспериментально проверить ожидаемую корреляцию между индексом сборки и количеством фрагментов, генерируемых масс-спектрометром.
Масс-спектрометры ионизируют образец, разбивая молекулу на фрагменты, а затем подсчитывают количество уникальных частей. Чем больше количество уникальных частей, тем выше индекс. В сотрудничестве с NASA и университетом Аризоны, команда Кронина, показала, что система работает с образцами с Земли и за её пределами. Среди них были кусочек метеорита (не биологического происхождения), содержащие ископаемые образцы озерных отложений из голоцена (30 000 лет назад) и середины миоцена (14 миллионов лет назад). Они обнаружили, что только живые системы производят большое количество молекул с индексом сборки выше экспериментально определенного значения в 15 шагов. Отсечка между 13 и 15 свидетельствует о фазовом переходе, когда физика эволюции и отбора должна заменить другие формы физики для объяснения того, как образовалась молекула.
Читать дальше
Graphics:
Merrill Sherman/Quanta Magazine
#evolution #global
Коллективный интеллект
Интеллект - это способность добиваться одной и той же цели разными способами.
– Уильям Джеймс
Считаете ли вы себя цельной сущностью или коллективной? Разговор не о воображаемых друзьях, голосах в голове или эволюционных когнитивных модулях. На каком из многих уровней организации вас, как многоклеточного организма, можно обнаружить агентность (способность к принятию решений и обратной связи)?
Когда всё благостно и гомеостатично – клетки жопы работают слаженно и в унисон с клетками головы. Мы – ходячий компромисс в многоуровневом и тонком балансе конкуренции и кооперации всех наших тканей, органов и клеток. Вы скажете, что это всё нервная система дирижирует физиологической симфонией. А эмбриогенез? А регенерация? Почему нужные клетки оказываются в нужном месте, в нужное время, выполняя нужную функцию? Вряд ли у них есть глобальный замысел или подробная директива спущенная свыше.
Чем более разумно что-то, тем меньше оно похоже на коллектив. Мы знаем, что косяк рыб или мурмурация скворцов – это коллективное поведение, но выглядит так, будто они единое целое. И снова взгляните на своё прекрасное и драгоценное тело. Этот клеточный коллектив настолько когерентен, что вы проживёте всю жизнь в полной уверенности, что это и есть единые и неделимые вы.
Что делает коллектив индивидуальной сущностью (в отличие от просто сборища составляющих)? Интеллект – степень компетенции в решении проблем. Одноклеточные очень даже компетентны. Многоклеточные градуально всё компетентнее, аж до уровня вас любимых – ваша многоклеточная сущность поразительно адаптивна. Можно экстраполировать это на человеческое общество – как из толпы сделать коллектив, а из него – высокофункциональную социальную сверхсущность? Например, государство.
Интеграция информации и координация действий.
Посмотрите на рисунок:
(a) Рои часто характеризуются как коллективы, но агентские функции обычно приписываются каждому компоненту. Очевидно, что это коллективы, но не очевидно, что обладающие интеллектом.
(b) Интеллект животных часто характеризуется как единый агент системного уровня (демонстрирующий интеграцию информации и коллективные действия), но компоненты обычно рассматриваются как "части", не обладающие интеллектом. Эти системы очевидно обладают интеллектом, но не очевидно, что это коллективы.
(c) В действительности все интеллектуальные системы состоят из компонентов, которые действуют на основе локальной информации, основанной на индивидуальных обратных связях.
В многоклеточном организме отдельные клетки проявляют интеллект (решают проблемы), основанный на локальной информации и вознаграждении, а система (клеточный рой) в целом также проявляет интеллект, демонстрируя интеграцию информации и анатомическое принятие решений в масштабах системы.
Индивид – это коллектив. Интеллект – тоже коллектив.
The collective intelligence of evolution and development
Ещё по теме: Когнитивные горизонты
#biology #cognition #evolution
Интеллект - это способность добиваться одной и той же цели разными способами.
– Уильям Джеймс
Считаете ли вы себя цельной сущностью или коллективной? Разговор не о воображаемых друзьях, голосах в голове или эволюционных когнитивных модулях. На каком из многих уровней организации вас, как многоклеточного организма, можно обнаружить агентность (способность к принятию решений и обратной связи)?
Когда всё благостно и гомеостатично – клетки жопы работают слаженно и в унисон с клетками головы. Мы – ходячий компромисс в многоуровневом и тонком балансе конкуренции и кооперации всех наших тканей, органов и клеток. Вы скажете, что это всё нервная система дирижирует физиологической симфонией. А эмбриогенез? А регенерация? Почему нужные клетки оказываются в нужном месте, в нужное время, выполняя нужную функцию? Вряд ли у них есть глобальный замысел или подробная директива спущенная свыше.
Чем более разумно что-то, тем меньше оно похоже на коллектив. Мы знаем, что косяк рыб или мурмурация скворцов – это коллективное поведение, но выглядит так, будто они единое целое. И снова взгляните на своё прекрасное и драгоценное тело. Этот клеточный коллектив настолько когерентен, что вы проживёте всю жизнь в полной уверенности, что это и есть единые и неделимые вы.
Что делает коллектив индивидуальной сущностью (в отличие от просто сборища составляющих)? Интеллект – степень компетенции в решении проблем. Одноклеточные очень даже компетентны. Многоклеточные градуально всё компетентнее, аж до уровня вас любимых – ваша многоклеточная сущность поразительно адаптивна. Можно экстраполировать это на человеческое общество – как из толпы сделать коллектив, а из него – высокофункциональную социальную сверхсущность? Например, государство.
Интеграция информации и координация действий.
Посмотрите на рисунок:
(a) Рои часто характеризуются как коллективы, но агентские функции обычно приписываются каждому компоненту. Очевидно, что это коллективы, но не очевидно, что обладающие интеллектом.
(b) Интеллект животных часто характеризуется как единый агент системного уровня (демонстрирующий интеграцию информации и коллективные действия), но компоненты обычно рассматриваются как "части", не обладающие интеллектом. Эти системы очевидно обладают интеллектом, но не очевидно, что это коллективы.
(c) В действительности все интеллектуальные системы состоят из компонентов, которые действуют на основе локальной информации, основанной на индивидуальных обратных связях.
В многоклеточном организме отдельные клетки проявляют интеллект (решают проблемы), основанный на локальной информации и вознаграждении, а система (клеточный рой) в целом также проявляет интеллект, демонстрируя интеграцию информации и анатомическое принятие решений в масштабах системы.
Индивид – это коллектив. Интеллект – тоже коллектив.
The collective intelligence of evolution and development
Ещё по теме: Когнитивные горизонты
#biology #cognition #evolution
Прожигатели калорий, запасатели жира
“Наши метаболические двигатели не были созданы миллионами лет эволюции для того, чтобы гарантировать тело, готовое к пляжному бикини”.
Такова catch phrase Германа Понтцера, эволюционного антрополога из университета Дьюка, чьи исследования и книга делают больно. Человек – это “жиросберегающая” и “высокоэнергетическая” обезьяна, которая сжигает столько же калорий лёжа на диване сытым вестернером, сколько наматывая километры охотником-собирателем.
Как измерить, сколько энергии мы сжигаем? Млекопитающие используют кислород для преобразования сахаров из пищи в энергию, при этом побочным продуктом является CO2. Чем больше CO2 выдыхает млекопитающее, тем больше кислорода и калорий оно сожгло. Надеваешь на примата специальную маску, напрягаешь, измеряешь количество СО2. Наглядно, но достаточно громоздко в реализации. Есть более дорогой, но б удобный и наглядный метод – дважды меченой воды (doubly labeled water method) – которым можно померять Total Energy Expenditure (TEE) животного не заморачиваясь с выдыханием углекислого газа в пакет.
В животное заливается безвредный коктейль из меченой воды, в которой различные изотопы водорода и кислорода заменяют обычные формы. Затем исследователи берут пробы их мочи несколько раз в течение недели. Меченый водород проходит через организм в мочу, пот и другие жидкости, но когда организм сжигает калории, часть меченого кислорода выдыхается в виде CO2. Таким образом, соотношение меченого кислорода и меченого водорода в моче служит мерой того, сколько кислорода в среднем использовали клетки за день и, следовательно, сколько калорий было сожжено.
Исследования дважды меченой воды у обезьян в неволе и в заповедниках разрушили общепринятое мнение о том, что все млекопитающие имеют схожую скорость метаболизма с поправкой на массу тела. Среди человекообразных обезьян люди являются исключением. С поправкой на массу тела мы сжигаем на 20% больше энергии в день, чем шимпанзе и бонобо, на 40% больше, чем гориллы, и на 60% больше, чем орангутаны.
У детей метаболизм остается высоким, с поправкой на размер тела, примерно до 5 лет, затем он начинает медленно снижаться до 20 лет и стабилизируется в зрелом возрасте. Люди начинают расходовать меньше энергии в возрасте 60 лет, а к 90 годам пожилые люди затрачивают на 26% меньше энергии, чем взрослые среднего возраста.
Почемы мы жиросберегающие обезьяны? Посмотрите на рисунок – мужчины набирают в два раза больше жира, чем другие приматы-самцы, а женщины – в три раза больше, чем другие приматы-самки. Суровая экономика энергетики: больше сжигаешь - больше запасаешь.
Книга Понтцера с длиннющим названием “Burn: New Research Blows the Lid Off How We Really Burn Calories, Lose Weight, and Stay Healthy” может маленечко демотивировать желающих похудеть изматывая себя физкультурой. Если в среднем американец/европеец и собиратель из племени Хадза при разном уровне физической активности сжигают приблизительно одинаковое количество энергии, то увы, надо учиться меньше есть. Не забрасывая при этом физкультуру. Сплошное расстройство. Но есть и хорошая новость – согласно предположениям Понтцера, лёжа на диване мы сравниваем энергетический баланс с охотниками-собирателями тратясь на стресс, депрессивную руминацию (мозг ведь очень энергозатратный орган) и воспалительные процессы. Если оторвать бренное тело от диванного субстрата – можно сжечь энергию более конструктивным способом. А чтобы похудеть – придется-таки меньше есть.
Посты по теме:
Как изменяется метаболизм
Стратегии жизнеобеспечения
Hunter-gatherer energetics and human obesity.
Metabolic acceleration and the evolution of human brain size and life history
#evolution #medicine
“Наши метаболические двигатели не были созданы миллионами лет эволюции для того, чтобы гарантировать тело, готовое к пляжному бикини”.
Такова catch phrase Германа Понтцера, эволюционного антрополога из университета Дьюка, чьи исследования и книга делают больно. Человек – это “жиросберегающая” и “высокоэнергетическая” обезьяна, которая сжигает столько же калорий лёжа на диване сытым вестернером, сколько наматывая километры охотником-собирателем.
Как измерить, сколько энергии мы сжигаем? Млекопитающие используют кислород для преобразования сахаров из пищи в энергию, при этом побочным продуктом является CO2. Чем больше CO2 выдыхает млекопитающее, тем больше кислорода и калорий оно сожгло. Надеваешь на примата специальную маску, напрягаешь, измеряешь количество СО2. Наглядно, но достаточно громоздко в реализации. Есть более дорогой, но б удобный и наглядный метод – дважды меченой воды (doubly labeled water method) – которым можно померять Total Energy Expenditure (TEE) животного не заморачиваясь с выдыханием углекислого газа в пакет.
В животное заливается безвредный коктейль из меченой воды, в которой различные изотопы водорода и кислорода заменяют обычные формы. Затем исследователи берут пробы их мочи несколько раз в течение недели. Меченый водород проходит через организм в мочу, пот и другие жидкости, но когда организм сжигает калории, часть меченого кислорода выдыхается в виде CO2. Таким образом, соотношение меченого кислорода и меченого водорода в моче служит мерой того, сколько кислорода в среднем использовали клетки за день и, следовательно, сколько калорий было сожжено.
Исследования дважды меченой воды у обезьян в неволе и в заповедниках разрушили общепринятое мнение о том, что все млекопитающие имеют схожую скорость метаболизма с поправкой на массу тела. Среди человекообразных обезьян люди являются исключением. С поправкой на массу тела мы сжигаем на 20% больше энергии в день, чем шимпанзе и бонобо, на 40% больше, чем гориллы, и на 60% больше, чем орангутаны.
У детей метаболизм остается высоким, с поправкой на размер тела, примерно до 5 лет, затем он начинает медленно снижаться до 20 лет и стабилизируется в зрелом возрасте. Люди начинают расходовать меньше энергии в возрасте 60 лет, а к 90 годам пожилые люди затрачивают на 26% меньше энергии, чем взрослые среднего возраста.
Почемы мы жиросберегающие обезьяны? Посмотрите на рисунок – мужчины набирают в два раза больше жира, чем другие приматы-самцы, а женщины – в три раза больше, чем другие приматы-самки. Суровая экономика энергетики: больше сжигаешь - больше запасаешь.
Книга Понтцера с длиннющим названием “Burn: New Research Blows the Lid Off How We Really Burn Calories, Lose Weight, and Stay Healthy” может маленечко демотивировать желающих похудеть изматывая себя физкультурой. Если в среднем американец/европеец и собиратель из племени Хадза при разном уровне физической активности сжигают приблизительно одинаковое количество энергии, то увы, надо учиться меньше есть. Не забрасывая при этом физкультуру. Сплошное расстройство. Но есть и хорошая новость – согласно предположениям Понтцера, лёжа на диване мы сравниваем энергетический баланс с охотниками-собирателями тратясь на стресс, депрессивную руминацию (мозг ведь очень энергозатратный орган) и воспалительные процессы. Если оторвать бренное тело от диванного субстрата – можно сжечь энергию более конструктивным способом. А чтобы похудеть – придется-таки меньше есть.
Посты по теме:
Как изменяется метаболизм
Стратегии жизнеобеспечения
Hunter-gatherer energetics and human obesity.
Metabolic acceleration and the evolution of human brain size and life history
#evolution #medicine
Крахмал, Деметра, Амилаза
Воспетая греческим эпосом богиня плодородия Деметра отнюдь не осчастливила нахаляву своими дарами наших давних предков. Переход от скитальческого образа жизни охотников-собирателей к оседлости хорошо описывается ветхозаветным драматизмом:
“...со скорбью будешь питаться от нее во все дни жизни твоей; терния и волчцы произрастит она тебе; и будешь питаться полевою травою; в поте лица твоего будешь есть хлеб, доколе не возвратишься в землю, из которой ты взят…”
– Бытие, глава 3
Палеопатологические доказательства пагубных последствий изменения рациона питания получены из черепа и костей глазниц ранних земледельцев, которые отличаются большей пористостью, чем у охотников-собирателей, что свидетельствует об анемии. Эти и другие скелетные показатели свидетельствуют о том, что недоедание было обычным явлением. Если современные охотники адаптировались к сокращению ресурсов, используя в своем рационе более широкий спектр видов, то ранние земледельцы, зависящие от меньшего количества видов, были подвержены катастрофическим неурожаям. Даже когда погода и боги благоволили, и был урожай, то зависимость от слишком малого количества культур приводила к дефициту питательных веществ и витаминов.
Герой статьи – расщепляющий крахмал фермент амилаза. Популяции с традиционной диетой с высоким содержанием крахмала имеют более высокое число копий гена амилазы AMY1, чем популяции с диетой с низким содержанием крахмала, такие как охотники-собиратели тропических лесов и арктические охотники. Популяционная дифференциация между японцами (у которых в диете много крахмала) и сибирскими якутами (в диете которых крахмала мало) значительно выше в локусе AMY1, чем в большинстве других локусов с переменным числом копий. А у шимпанзе количество копий AMY1 и, как следствие, концентрация амилазы в слюне – в шесть-восемь раз меньше. Это говорит нам о том, что низкое число копий AMY1 является предковым (ancestral) состоянием у человека.
Земледельческое население придерживалось менее разнообразной, богатой энергией, углеводной диеты, состоящей в основном из зерновых (например, кукурузы, риса, пшеницы, ячменя и т.д.), мяса, молочных продуктов, крахмалистых корнеплодов (например, картофеля и батата), алкогольных напитков и соли. Пищеварительная система человека не была привычна к некоторым из этих новых питательных веществ (например, мальтоза из крахмала, лактоза из молока, глютен из пшеницы, алкоголь и т.д.) или, по крайней мере, к высоким концентрациям этих питательных веществ в кишечнике. Наши предки, как и все другие человекообразные обезьяны, обладали ферментативным аппаратом, необходимым для их метаболизма, но базовая экспрессия таких ферментов еще не была приспособлена к большему количеству. И оттого на протяжении нескольких поколений, пока происходила адаптация ферментативного аппарата, жизнь наших предков проходила между сциллой голодной смерти и харибдой непривычной и обедненной диеты. Ветхозаветный мрак и муки адаптации на протяжении веков, чтобы мы могли расплодиться до восьми миллиардов населения и наслаждаться чизбургером с милкшейком (кому повезло родиться в нужном месте и в нужное время).
По теме:
• Приспособленцы (о других адаптациях)
• Diet and the evolution of human amylase gene copy number variation
• Demeter's legacy: rapid changes to our genome imposed by diet
#evolution #history
Воспетая греческим эпосом богиня плодородия Деметра отнюдь не осчастливила нахаляву своими дарами наших давних предков. Переход от скитальческого образа жизни охотников-собирателей к оседлости хорошо описывается ветхозаветным драматизмом:
“...со скорбью будешь питаться от нее во все дни жизни твоей; терния и волчцы произрастит она тебе; и будешь питаться полевою травою; в поте лица твоего будешь есть хлеб, доколе не возвратишься в землю, из которой ты взят…”
– Бытие, глава 3
Палеопатологические доказательства пагубных последствий изменения рациона питания получены из черепа и костей глазниц ранних земледельцев, которые отличаются большей пористостью, чем у охотников-собирателей, что свидетельствует об анемии. Эти и другие скелетные показатели свидетельствуют о том, что недоедание было обычным явлением. Если современные охотники адаптировались к сокращению ресурсов, используя в своем рационе более широкий спектр видов, то ранние земледельцы, зависящие от меньшего количества видов, были подвержены катастрофическим неурожаям. Даже когда погода и боги благоволили, и был урожай, то зависимость от слишком малого количества культур приводила к дефициту питательных веществ и витаминов.
Герой статьи – расщепляющий крахмал фермент амилаза. Популяции с традиционной диетой с высоким содержанием крахмала имеют более высокое число копий гена амилазы AMY1, чем популяции с диетой с низким содержанием крахмала, такие как охотники-собиратели тропических лесов и арктические охотники. Популяционная дифференциация между японцами (у которых в диете много крахмала) и сибирскими якутами (в диете которых крахмала мало) значительно выше в локусе AMY1, чем в большинстве других локусов с переменным числом копий. А у шимпанзе количество копий AMY1 и, как следствие, концентрация амилазы в слюне – в шесть-восемь раз меньше. Это говорит нам о том, что низкое число копий AMY1 является предковым (ancestral) состоянием у человека.
Земледельческое население придерживалось менее разнообразной, богатой энергией, углеводной диеты, состоящей в основном из зерновых (например, кукурузы, риса, пшеницы, ячменя и т.д.), мяса, молочных продуктов, крахмалистых корнеплодов (например, картофеля и батата), алкогольных напитков и соли. Пищеварительная система человека не была привычна к некоторым из этих новых питательных веществ (например, мальтоза из крахмала, лактоза из молока, глютен из пшеницы, алкоголь и т.д.) или, по крайней мере, к высоким концентрациям этих питательных веществ в кишечнике. Наши предки, как и все другие человекообразные обезьяны, обладали ферментативным аппаратом, необходимым для их метаболизма, но базовая экспрессия таких ферментов еще не была приспособлена к большему количеству. И оттого на протяжении нескольких поколений, пока происходила адаптация ферментативного аппарата, жизнь наших предков проходила между сциллой голодной смерти и харибдой непривычной и обедненной диеты. Ветхозаветный мрак и муки адаптации на протяжении веков, чтобы мы могли расплодиться до восьми миллиардов населения и наслаждаться чизбургером с милкшейком (кому повезло родиться в нужном месте и в нужное время).
По теме:
• Приспособленцы (о других адаптациях)
• Diet and the evolution of human amylase gene copy number variation
• Demeter's legacy: rapid changes to our genome imposed by diet
#evolution #history
Репродуктивная логика войны и её когнитивные основы
"Серебряное сияние" - это история исчезновения титулованной скаковой лошади. Считается, что лошадь украл незнакомец, но Холмсу удается возложить вину за ее исчезновение на покойного тренера лошади Джона Стрейкера, поскольку в ночь исчезновения лошади собака на конюшне не лаяла. В рассказе происходит следующий обмен мнениями:
Грегори (детектив Скотланд-Ярда): "Есть ли еще какие-нибудь моменты, на которые вы хотели бы обратить мое внимание?"
Холмс: "На любопытный момент с собакой ночью".
Грегори: "Собака ничего не делала ночью".
Холмс: "Это и был тот самый любопытный момент".
Война – это опасно и дорого. Любой относительно вменяемый организм сформированный естественным отбором чтобы выживать для размножения (распространение своих генов), должен по возможности избегать ситуаций чреватых летальным исходом. Какая логика может быть в регулярном их создании?
С эволюционной точки зрения систематически повторяющееся поведение вида может иметь адаптивную природу. Если успешно реализованная индивидуальная агрессия обеспечивает доступ к ограниченным ресурсам, то коалиционная (коллективная) агрессия должна, по логике, приносить те же преимущества победившей стороне. В полигинных системах, где фактором лимитирующим репродукцию самцов является доступ к самкам, зарыта “собака, которая не гавкнула”. Почему самцы вытесненные из репродуктивной гонки наглым одиночкой, который монополизировал самок, не скооперируются и не вернут себе насильственным путём шанс плюнуть потомством в вечность?
Война как скоординированная конкурентная агрессия коалиций состоящих из более чем четырёх особей встречается, среди позвоночных, только у шимпанзе и человека. В том, что мы, люди, успешные кооператоры, нет сомнений – достаточно оглянуться, кругом, куда ни глянь, плоды сложной и результативной человеческой кооперации. Лейтмотив слаженного уничтожения себе подобных пронизывает всю историю нашего вида. Почему мы воюем, а другие животные (кроме шимпанзе) – нет?
Потому, что война – это выгодно, а другие животные не могут договориться между собой.
Читать дальше (для патронов)
Buymeacoffee
P.S. Доступ – начиная со второго тира Патреона "Дайвер" ($3 ).
Коллаж: Vera Veretennikova
#behavior #psychology #evolution #долгострой
"Серебряное сияние" - это история исчезновения титулованной скаковой лошади. Считается, что лошадь украл незнакомец, но Холмсу удается возложить вину за ее исчезновение на покойного тренера лошади Джона Стрейкера, поскольку в ночь исчезновения лошади собака на конюшне не лаяла. В рассказе происходит следующий обмен мнениями:
Грегори (детектив Скотланд-Ярда): "Есть ли еще какие-нибудь моменты, на которые вы хотели бы обратить мое внимание?"
Холмс: "На любопытный момент с собакой ночью".
Грегори: "Собака ничего не делала ночью".
Холмс: "Это и был тот самый любопытный момент".
Война – это опасно и дорого. Любой относительно вменяемый организм сформированный естественным отбором чтобы выживать для размножения (распространение своих генов), должен по возможности избегать ситуаций чреватых летальным исходом. Какая логика может быть в регулярном их создании?
С эволюционной точки зрения систематически повторяющееся поведение вида может иметь адаптивную природу. Если успешно реализованная индивидуальная агрессия обеспечивает доступ к ограниченным ресурсам, то коалиционная (коллективная) агрессия должна, по логике, приносить те же преимущества победившей стороне. В полигинных системах, где фактором лимитирующим репродукцию самцов является доступ к самкам, зарыта “собака, которая не гавкнула”. Почему самцы вытесненные из репродуктивной гонки наглым одиночкой, который монополизировал самок, не скооперируются и не вернут себе насильственным путём шанс плюнуть потомством в вечность?
Война как скоординированная конкурентная агрессия коалиций состоящих из более чем четырёх особей встречается, среди позвоночных, только у шимпанзе и человека. В том, что мы, люди, успешные кооператоры, нет сомнений – достаточно оглянуться, кругом, куда ни глянь, плоды сложной и результативной человеческой кооперации. Лейтмотив слаженного уничтожения себе подобных пронизывает всю историю нашего вида. Почему мы воюем, а другие животные (кроме шимпанзе) – нет?
Потому, что война – это выгодно, а другие животные не могут договориться между собой.
Читать дальше (для патронов)
Buymeacoffee
P.S. Доступ – начиная со второго тира Патреона "Дайвер" (
Коллаж: Vera Veretennikova
#behavior #psychology #evolution #долгострой
Клятва Бодхисаттвы: когнитивные границы заботы
Мы пересекли (поток самсары), пусть мы поможем живым существам пересечь его! Мы, освобожденные, да освободим других! Мы, получившие утешение, да утешим других! Мы, получившие окончательное освобождение, да освободим других!
– Аштасахасрика
(“Совершенство мудрости в восьми тысячах сутр”)
-----
Зачем нам интеллект? Решать проксимальные проблемы бытия ради дистальных эволюционных целей. Начиная с клеточного уровня, заканчивая международной ассамблеей, все интеллектуальные агенты оценивают ситуацию (внутри/снаружи), сравнивают с целевым состоянием оптимума (с заделом на послезавтра), и при наличии отклонений (несоответствии ожиданиям) – принимают решение и действуют.
Подумайте о своём начале, об эмбриогенезе. Ещё донейральные биоэлектрические сети в совокупности клеток, с которой вы начались, принимали крупномасштабные анатомические решения и лавировали в пространстве морфологических паттернов. Они общались друг с другом не через синапсы, а щелевые контакты (gap junctions), сверяя время и место, направляя рост и формирование. Ещё до появления электрических сетей, управляющих мышцами для перемещения тела в трехмерном пространстве, такие сети управляли поведением клеток в организме “вылепливая” тело. Анатомический гомеостаз – это результат работы коллективного интеллекта клеточных роев.
Сансарическая беговая дорожка, или петля, жизни - это непрерывное гомеостатическое усилие, направленное на достижение определенного заданного значения, вопреки жестокой, диссипативной окружающей среде. Что приводит в движение колесо Сансары? Страдание, стресс, dukkha – дельта между текущим и желаемым состоянием. За прошедшие эоны живое в своих метаниях от боли к цели масштабировалось от уровня единичного клеточного метаболизма до геополитики сложных социальных структур высших приматов.
Авторы статьи предложили параметр разума, который помог бы нам преодолеть пропасть между биотическим (естественным) и постбиотическим (искусственным) интеллектом. Это забота (care) – метрика, ориентированная на мотивацию, стресс и целеустремленность агентов. Если стресс - это явное несоответствие между текущими и оптимальными условиями, то "забота" – забота о снижении стресса, а "интеллект" - способность найти и реализовать способы снижения стресса (минимизации страданий). Мы сподходим к проблеме разума путём радикального расширения когнитивных границ существа или агента. Разумность определяется масштабами того, о чем он может заботиться (определяемых диапазоном состояний, которые вызывают у него стресс и заставляют прилагать усилия для их изменения).
Представим, что у каждого существа есть "когнитивная граница" (смотрите на рисунок), которую можно представить в виде конуса в пространстве и времени, очерчивающего границу того, что его заботит (не границу первого порядка - того, что оно может ощущать и на что может влиять, а границу второго порядка, очерчивающую масштаб его возможных целей). Самая большая область представляет собой "сейчас", с угасающей эффективностью как назад (доступ к прошлым событиям с уменьшающейся надежностью), так и вперед (ограниченная точность предсказания будущих событий).
Бодхисаттва – это тот, кто способен не просто проникнуть за пределы себя очерченные эпифеноменальной природой субъективной идентичности (нам не просто кажется, что “Я” есть, мы его буквально ощущаем), но расширить свою когнитивную границу заботы на других существ. Это ответственность за страдания и стресс других агентов, кто не пересёк эту границу и остается замкнутым в самоподдерживающейся гомеостатической петле себя.
Почему бы не заложить трансцендентирующую границы агентности заботу в основу проектирования искусственного интеллекта? Синтетический Бодхисаттва, приди.
По теме:
• Когнитивные горизонты
• Коллективный интеллект
• Синтетическая феноменология
• Страдание
Biology, Buddhism, and AI: Care as the Driver of Intelligence
#cognition #evolution #self
Мы пересекли (поток самсары), пусть мы поможем живым существам пересечь его! Мы, освобожденные, да освободим других! Мы, получившие утешение, да утешим других! Мы, получившие окончательное освобождение, да освободим других!
– Аштасахасрика
(“Совершенство мудрости в восьми тысячах сутр”)
-----
Зачем нам интеллект? Решать проксимальные проблемы бытия ради дистальных эволюционных целей. Начиная с клеточного уровня, заканчивая международной ассамблеей, все интеллектуальные агенты оценивают ситуацию (внутри/снаружи), сравнивают с целевым состоянием оптимума (с заделом на послезавтра), и при наличии отклонений (несоответствии ожиданиям) – принимают решение и действуют.
Подумайте о своём начале, об эмбриогенезе. Ещё донейральные биоэлектрические сети в совокупности клеток, с которой вы начались, принимали крупномасштабные анатомические решения и лавировали в пространстве морфологических паттернов. Они общались друг с другом не через синапсы, а щелевые контакты (gap junctions), сверяя время и место, направляя рост и формирование. Ещё до появления электрических сетей, управляющих мышцами для перемещения тела в трехмерном пространстве, такие сети управляли поведением клеток в организме “вылепливая” тело. Анатомический гомеостаз – это результат работы коллективного интеллекта клеточных роев.
Сансарическая беговая дорожка, или петля, жизни - это непрерывное гомеостатическое усилие, направленное на достижение определенного заданного значения, вопреки жестокой, диссипативной окружающей среде. Что приводит в движение колесо Сансары? Страдание, стресс, dukkha – дельта между текущим и желаемым состоянием. За прошедшие эоны живое в своих метаниях от боли к цели масштабировалось от уровня единичного клеточного метаболизма до геополитики сложных социальных структур высших приматов.
Авторы статьи предложили параметр разума, который помог бы нам преодолеть пропасть между биотическим (естественным) и постбиотическим (искусственным) интеллектом. Это забота (care) – метрика, ориентированная на мотивацию, стресс и целеустремленность агентов. Если стресс - это явное несоответствие между текущими и оптимальными условиями, то "забота" – забота о снижении стресса, а "интеллект" - способность найти и реализовать способы снижения стресса (минимизации страданий). Мы сподходим к проблеме разума путём радикального расширения когнитивных границ существа или агента. Разумность определяется масштабами того, о чем он может заботиться (определяемых диапазоном состояний, которые вызывают у него стресс и заставляют прилагать усилия для их изменения).
Представим, что у каждого существа есть "когнитивная граница" (смотрите на рисунок), которую можно представить в виде конуса в пространстве и времени, очерчивающего границу того, что его заботит (не границу первого порядка - того, что оно может ощущать и на что может влиять, а границу второго порядка, очерчивающую масштаб его возможных целей). Самая большая область представляет собой "сейчас", с угасающей эффективностью как назад (доступ к прошлым событиям с уменьшающейся надежностью), так и вперед (ограниченная точность предсказания будущих событий).
Бодхисаттва – это тот, кто способен не просто проникнуть за пределы себя очерченные эпифеноменальной природой субъективной идентичности (нам не просто кажется, что “Я” есть, мы его буквально ощущаем), но расширить свою когнитивную границу заботы на других существ. Это ответственность за страдания и стресс других агентов, кто не пересёк эту границу и остается замкнутым в самоподдерживающейся гомеостатической петле себя.
Почему бы не заложить трансцендентирующую границы агентности заботу в основу проектирования искусственного интеллекта? Синтетический Бодхисаттва, приди.
По теме:
• Когнитивные горизонты
• Коллективный интеллект
• Синтетическая феноменология
• Страдание
Biology, Buddhism, and AI: Care as the Driver of Intelligence
#cognition #evolution #self
Энтропия и эволюция
Креационисты заявляют, что-де эволюция противоречит второму закону термодинамики. Их аргумент основывается на ошибочном ламарковском взгляде на эволюцию (от простого к сложному и упорядоченному), обнаруживая противоречие в локальном снижении энтропии в глобальной системе, в которой энтропия снижаться не может.
Часто говорят, что энтропия измеряет беспорядок в системе. Это качественное понятие имеет, по крайней мере, три недостатка:
Во-первых, оно расплывчато. Точного определения беспорядка не существует. Одним кляксы Джексона Поллока – искусство и структура, для других – хаотичная мазня.
Во-вторых, в нём используется эмоционально заряженное слово, которое искажает наше восприятие.
В-третьих, аналогия между энтропией и беспорядком побуждает нас думать об одной конфигурации, а не о целом классе конфигураций. Покерная “рука” 2♣️, 4♦️, 6♥️, 8♠️,10♣️ очень упорядочена, но попадает в широкую категорию бесполезных комбинаций.
Идея энтропии возникла у Клаузиуса в результате изучения взаимодействия холодильной установки и теплового двигателя и передачи теплоты Q между ними. Он пришел к выводу, что теплота изменяется, а величина отношения теплоты к температуре, T, остается неизменной (1).
Определение энтропии, данное Клаузиусом, непосредственно привело к математической формулировке второго закона термодинамики (2). Он утверждает, что изменение энтропии со временем всегда будет больше или равно изменению количества теплоты, деленному на температуру, или, говоря проще, используя уравнение (1), изменение энтропии со временем всегда будет больше или равно начальной энтропии.
И, наконец, уравнение Больцмана (3), которое потом высекли на его надгробном камне. Два важных члена в уравнении - Ω, множественность / статистический вес (multiplicity), и kB, постоянная Больцмана. Постоянная Больцмана имеет значение 1,38*10-23 ДжК-1 и связывает макроскопическую термодинамику Клаузиуса с микроскопической, позволяя переводить температуру в единицы энергии. Множественность, Ω, - это число микросостояний, описывающих макросостояние – количественная мера способов организации системы.
S высокая для макросостояния, когда ему соответствует много микросостояний, и низкая, когда ему соответствует мало микросостояний. Энтропия макросостояния измеряет число способов, которыми система может отличаться друг от друга микроскопически и при этом оставаться членом одного и того же макросостояния.
Посмотрите на рисунок. Книги – макроскопический пример вычисления множественности научных книг зависящий от принципа, по которому мы организуем их на полке. Шарики - микроскопический пример связи между множественностью и энтропией на примере упрощенной системы диффундирующих молекул красителя в воде. С изменением времени t, после того как молекулы красителя диффундировали и смогли “освоить весь объём”, раствор достиг максимума множественности и энтропии.
Шрёдингер же вывернул энтропию наизнанку в “энтропию со знаком минус” (4). Если мы можем связать Ω с беспорядком, то какой смысл имеет его обратная величина? С увеличением числа состояний значение 1/Ω уменьшается, поэтому если беспорядок - это метафора множественности, то обратную величину можно рассматривать как меру порядка. Лишние математические трюки.
Чашка кофе остывая снижает свою энтропию, и повышает энтропию окружающей среды. Она не является изолированной системой. Аналогично, Земля со всей живностью на ней, несущаяся сквозь пустоту космоса, согреваемая лучами Солнца, не является изолированной системой. Да, жизнь это локальное снижение энтропии, в глобальной системе, где она растёт. Но никакого противоречия второму закону термодинамики тут нет. Мы просто гребём против течения.
Removing the entropy from the definition of entropy: clarifying the relationship between evolution, entropy, and the second law of thermodynamics
#evolution
Креационисты заявляют, что-де эволюция противоречит второму закону термодинамики. Их аргумент основывается на ошибочном ламарковском взгляде на эволюцию (от простого к сложному и упорядоченному), обнаруживая противоречие в локальном снижении энтропии в глобальной системе, в которой энтропия снижаться не может.
Часто говорят, что энтропия измеряет беспорядок в системе. Это качественное понятие имеет, по крайней мере, три недостатка:
Во-первых, оно расплывчато. Точного определения беспорядка не существует. Одним кляксы Джексона Поллока – искусство и структура, для других – хаотичная мазня.
Во-вторых, в нём используется эмоционально заряженное слово, которое искажает наше восприятие.
В-третьих, аналогия между энтропией и беспорядком побуждает нас думать об одной конфигурации, а не о целом классе конфигураций. Покерная “рука” 2♣️, 4♦️, 6♥️, 8♠️,10♣️ очень упорядочена, но попадает в широкую категорию бесполезных комбинаций.
Идея энтропии возникла у Клаузиуса в результате изучения взаимодействия холодильной установки и теплового двигателя и передачи теплоты Q между ними. Он пришел к выводу, что теплота изменяется, а величина отношения теплоты к температуре, T, остается неизменной (1).
Определение энтропии, данное Клаузиусом, непосредственно привело к математической формулировке второго закона термодинамики (2). Он утверждает, что изменение энтропии со временем всегда будет больше или равно изменению количества теплоты, деленному на температуру, или, говоря проще, используя уравнение (1), изменение энтропии со временем всегда будет больше или равно начальной энтропии.
И, наконец, уравнение Больцмана (3), которое потом высекли на его надгробном камне. Два важных члена в уравнении - Ω, множественность / статистический вес (multiplicity), и kB, постоянная Больцмана. Постоянная Больцмана имеет значение 1,38*10-23 ДжК-1 и связывает макроскопическую термодинамику Клаузиуса с микроскопической, позволяя переводить температуру в единицы энергии. Множественность, Ω, - это число микросостояний, описывающих макросостояние – количественная мера способов организации системы.
S высокая для макросостояния, когда ему соответствует много микросостояний, и низкая, когда ему соответствует мало микросостояний. Энтропия макросостояния измеряет число способов, которыми система может отличаться друг от друга микроскопически и при этом оставаться членом одного и того же макросостояния.
Посмотрите на рисунок. Книги – макроскопический пример вычисления множественности научных книг зависящий от принципа, по которому мы организуем их на полке. Шарики - микроскопический пример связи между множественностью и энтропией на примере упрощенной системы диффундирующих молекул красителя в воде. С изменением времени t, после того как молекулы красителя диффундировали и смогли “освоить весь объём”, раствор достиг максимума множественности и энтропии.
Шрёдингер же вывернул энтропию наизнанку в “энтропию со знаком минус” (4). Если мы можем связать Ω с беспорядком, то какой смысл имеет его обратная величина? С увеличением числа состояний значение 1/Ω уменьшается, поэтому если беспорядок - это метафора множественности, то обратную величину можно рассматривать как меру порядка. Лишние математические трюки.
Чашка кофе остывая снижает свою энтропию, и повышает энтропию окружающей среды. Она не является изолированной системой. Аналогично, Земля со всей живностью на ней, несущаяся сквозь пустоту космоса, согреваемая лучами Солнца, не является изолированной системой. Да, жизнь это локальное снижение энтропии, в глобальной системе, где она растёт. Но никакого противоречия второму закону термодинамики тут нет. Мы просто гребём против течения.
Removing the entropy from the definition of entropy: clarifying the relationship between evolution, entropy, and the second law of thermodynamics
#evolution
