בעזרת הדוגמה שלך, הגן לא יודע כלום. מוטציות גורמות לחלק מהצאצאים של הצפרדע האדומה להפוך לירוק, לחלקם להפוך לכחול, חלקם לצהוב פלואורסצנטי, וחלקם נשארים אדומים. ציפורים לא יכולות לראות את הירוקות כמו את האחרות, ולכן יותר צפרדעים ירוקות שורדות ויוצרות יותר צפרדעים ירוקות. הצפרדעים האדומות, הצהובות הפלואורסצנטיות, הכחולות, לרוב נאכלות. לאחר כמה דורות, כמעט כל הצפרדעים ירוקות - לא בגלל שהגן ידע כלום, לא בגלל שהמוטציות הלכו לכל כיוון, אלא משום שכל שאר השינויים היו מניבים ונאכלו.

הגן לא יודע כלום. זו רק חבורה של כימיקלים המגיבים באקראי עם קרניים קוסמיות, סיכוי, מה שלא יהיה. מרבית השינויים אינם רלוונטיים או רעים באופן פעיל, והצפרדע הנושאת את אותם כימיקלים מסוימים אינה שורדת. אך לפעמים השינוי מיטיב עם הצפרדע הנושאת את הכימיקלים הספציפיים ואז הצפרדע שולחת את אותם כימיקלים לצאצאיו.

ברור שזה מאוד פשוט מדי. מבוא קצר ופשוט ליסודות האבולוציה הוא הבנת האבולוציה, מאת UC ברקלי.

הצבע של כל צאצא הוא קצת שונה מההורים. צבעים מסוימים עוזרים לצפרדע לשרוד, צבעים אחרים נוטים להרוג אותו לפני שהוא מתרבה. עם הזמן, המינים נוטים לצבע שמשפר את ההישרדות מכיוון שאלה שמתאימים יותר לסביבתם יתרבו ואלה שמתאימים יותר לסביבתם אינם מתרבים באותה קצב.

כמובן, כידוע, לגן אין שום מודע, גן לא יודע כלום. הכל רק חבורה של תגובות כימיות.

דילמה מרכזית

ראשית, עליכם להבין שגן הוא פיסת DNA שתועתק ב- mRNA ו- mRNA יתורגם לחלבון (זה מעט פשטנות יתר). החלבון הוא המולקולה הגורמת לפעולה. ריכוז החלבונים בתא הוא המפתח בגרימת אפקט פנוטיפי.

מנגנוני ויסות

ריכוז החלבונים יכול להיות מושפע ממנגנוני רגולציה רבים.

ויסות ביטוי גנים

ויסות ביטוי גנים כולל מגוון רחב של מנגנונים המשמשים את התאים להגדלת או הפחתת הייצור של ספציפיים מוצרי גן (חלבון או RNA), והוא נקרא באופן רשמי ויסות גנים. תוכניות מתוחכמות לביטוי גנים נצפות רבות בביולוגיה, למשל כדי לעורר מסלולי התפתחות, להגיב לגירויים סביבתיים או להסתגל למקורות מזון חדשים. כמעט כל שלב של ביטוי גנים יכול להיות מווסת, החל מהתחלת תעתיק, לעיבוד RNA ועד לשינוי של חלבון לאחר התרגום. לעתים קרובות, מווסת גנים אחד שולט באחר, וכן הלאה, ברשת רגולטורית של גנים.

ויסות לאחר תמלול

ויסות לאחר תעתיק הוא השליטה בביטוי גנים ברמת ה- RNA, ולכן בין התעתיק לתרגום הגן. 1 זה תורם באופן משמעותי לוויסות ביטוי גנים על פני האדם. רקמות.

אלה כוללים מנגנונים כגון

• מכסת
• שחבור
• תוספת של פולי (A) זנב
• עריכת RNA
• יציבות mRNA

רגולציה לאחר תרגום

ויסות פוסט-טרנסלציוני מתייחס לשליטה ברמות החלבון הפעיל. .

שינויים בצבע העור בצפרדעים

מנגנון רגולציה כזה חייב להיות מעורב.

אני באמת לא יודע הרבה על פיזיולוגיה ומולקולרית. ביולוגיה אך יכולתי למצוא מספר רב של מאמרים (כולל טיילור והדלי 1969 ו פרננדז ובגנאר 1991) המראים כי שינוי הצבע מתווך באמצעות ייצור ההורמון המגרה מלנופור (MSH) המיוצר על ידי ההיפופיזה. אולי פיזיולוג / ביולוג מולקולרי טוב יותר יכול לתת לך תשובה טובה יותר.

אם אתה מעוניין במקרה המסוים של שינוי צבע, כדאי לך גם להציץ אל Neri and Castrucci 1997 ו- Skold et al. 2012.

דוגמה מהנה נוספת היא סוג מסוים של עש שגר בעבר במערב גרמניה ("רוהרפוט") ובאזורים אחרים במהלך התיעוש. בית הגידול העיקרי שלה הוא עצי ליבנה, כלומר בעיקר נביחות עץ לבנות. כך שבעבר הייתה החיה לבנה עם כמה כתמים שחורים.

מתישהו בעבר היה לרוהרפוט ייצור פחם נורא גדול, ובאזורים מסוימים עצים ליבנה למעשה הפכו שחורים מכל זיהום באוויר. הנה והנה, לאחר זמן מה, העש גם השחיר עם כתמים לבנים.

כאמור, ברור שזו רק אבולוציה בסיסית. מה שנחמד בדוגמה שלך ושלי הוא שמדובר בקשר ישיר מאוד ברור. אם בעל החיים בולט בבירור בשל צבעו, הוא נהרג לעתים קרובות. זה לא הפוך, שבו הטיה מעט חיובית הולכת וצאצאים מעט יותר, אלא עובדה ברורה, ישר "להיות אדום (או לבן) ולהיתפס".

ההשפעה של זה זה שאבולוציה מסוג זה עובדת ממש מהר . יכול להיות שיש לזה השפעה עצומה אחרי דור אחד או שניים בלבד (ברור). לכן, עם שינויים כה דרסטיים של הסביבה, לאחר קומץ דורות לא יתכן שנשארו עש לבנה, לאפלים החשוכים אז יש את כל בית הגידול שלהם (כלומר, הרבה אוכל / מקומות קינון, כל מה שעשים עושים כדי להתרבות ). מכאן שהתפתחות מסוג זה - בניגוד להתפתחויות אחרות, שעשויות לארוך מאות או אלפי שנים - נראית לעין מאוד בפני בני אדם. לבן, והעש נמחק שוב עד שהם שוב היו לבנים. בעלי חיים מסכנים ...

מקור: התפתחות עש מפולפלת. קריאה מעניינת; כל זה היה לא "ברור" לאנשים אז, ויש גם ביקורת.

השינוי בצבע עלול להיגרם ממוטציות חדשות או משינויים אפיגנטיים (למשל שינוי תזונה של מכרסם בהריון עשוי לשנות את צבע המעיל של הגורים, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pmc / מאמרים / PMC165709 /). אם השינוי הוא אפיגנטי, המשמעות היא שהתוכנית לייצור הצבע החדש כבר הייתה קיימת בגנים של החיה לפני שהשינוי בצבע הופעל בצאצאיו על ידי שינוי בסביבה. במקרה של הצפרדעים, יכול להיות שלצפרדעים האדומות היו כמה אבות ירוקים שפיתחו את היכולת להחליף את צבעם בין ירוק לאדום בתגובה לגורם סביבתי (כמו זמינות של מזון ספציפי כלשהו).

אני לא יודע למה הכוונה המגיבה דייוויד בתגובתו "התאמת צבע אינה כוללת שינויים בגנים.", אם כי. גם אם השינוי הוא אפיגנטי, הוא עדיין משפיע על תפקוד הגנים.

מבוא

למעשה יש לפחות שלוש דרכים בהן צבע הצפרדע עשוי להשתנות ולהתאים לצבע סביבתו. אתכנן בקצרה כיצד השלושה עובדים, מכיוון שמבין חלק מההערות נראה שיש איזשהו בלבול בין השלושה, וגם משום שהשאלה מערבבת שינויים במהלך חייו של צפרדע בודדת עם שינויים בגנום של הצפרדע. ניתן ליישם באופן רחב יותר את שלוש הקטגוריות הללו על השאלה כיצד בעלי חיים מסתגלים לסביבה.

התפתחות

• מתרחשת לאורך חיי צפרדע מרובים
• כרוך שינויים בגנים
• עוברים בירושה על ידי הצאצאים

האבולוציה מתרחשת באמצעות הברירה הטבעית. תשובות אחרות כגון התשובה של @ iayork הסבירו את המנגנון הזה.

ביטוי גנים

• מתרחש בתוך חיי צפרדע
• הגנום של הצפרדע אינו השתנה, והשינויים אינם עוברים בתורשה
• אופן פירוש הגן משתנה

הגנים של אורגניזם אינם משתנים במהלך חייו, האופן שבו הם באים לידי ביטוי יכול. זה יכול להוביל לשינויים בצבע העור בהתבסס על שינויים סביבתיים. זה מוסבר ב השפעות סביבתיות על ביטוי גנים.

זו תהיה תגובה קיימת למערך מסוים של תנאים; לפיכך הם 'יודעים' למה לשנות כי התגובה לשינוי הסביבתי נקבעת מראש על ידי הגנים שלהם.

כיצד מושפע הביטוי הגנטי מהסביבה תלוי בתכונה המסוימת המדוברת. המנגנונים לכך אינם מובנים היטב, לפחות לגבי כמה תכונות, כפי שניתן לראות ב השפעת האור על ביטוי גנים וביוסינתזה של פודופילוטוקסין בתרבית תאי אלבום לינום מתוך פיזיולוגיה של הצמח וביוכימיה כרך 56 (יולי 2012) , עמודים 41-46)

הסתגלות רקע

• אינה כוללת את הגנים של החיה אלא ככל שכל מנגנון ביולוגי מקודד בגנים
• יכול להתרחש במהירות

התאמת רקע היא הגישה בה משתמשים הזיקיות, אך לחלק מהמיני צפרדעים, כמו גם דגים וסרטנים שונים, הם בעלי יכולת זו. למעשה, ניתן לשנות את התפלגות הפיגמנטים במבנים מיוחדים בעור בכדי לשנות את צבע החיה.

לפחות במינים מסוימים תהליך זה מסתמך על יכולת הראייה של בעלי החיים, ולכן נראה כי מידע על איזה צבע לקחת מועבר דרך מערכת העצבים. המאמר בוויקיפדיה על כרומטופורים נותן מידע נוסף בסעיף הסתגלות רקע

מסקנה

סוג השינוי המתואר בדוגמה לא יכול היה להיות באמצעות שינוי גנטי. , מכיוון שזה קורה לאורך דורות רבים, ולא לכל החיים. כדי להבין כיצד בעלי חיים מסתגלים לסביבה חשוב להפריד בין הסתגלות מסוג זה לבין ההסתגלות לטווח הארוך יותר דרך הברירה הטבעית.

בשינויים מהירים יותר אלה הצבעים אליהם יכול החיה כבר מקודדים הגנים שלה. מנגנון אחד שבאמצעותו ניתן להעביר את השינויים בסביבה כדי להביא להתאקלמות פיזית הוא דרך מערכת העצבים.

TLDR:

• שינויים בגנום של חיה זה לא קורה במהלך חייו של אדם, אך הברירה הטבעית בשילוב עם מוטציות אקראיות עלולות לגרום לשינויים לאורך דורות מרובים.
• שינויים מיידיים בתגובה לסביבה כמו השינויים בזיקיות (ובמידה פחותה בצפרדעים) אינם נגרמים על ידי שינויים בביטוי הגנים, אלא על ידי מנגנונים המובנים בבעלי החיים המדוברים.
• במהלך חייו של בעל חיים האופן בו פרשנות הגנים יכול להשתנות בתגובה לסביבה, אך זהו גם מנגנון מובנה והשינויים אינם עוברים בתורשה.

ה- DNA מכיל הצהרות אם-אז המכוונות את ה- mRNA לתמלול חלק אחד ולא את השני. אני לא מיקרוביולוג ולכן אני מבריק כאן, אבל מנגנון התעתיק הוא מה שמאפשר לבנות חלבונים שמורכבים איכשהו להורמונים, רקמות ונוזלים שונים כמו ריר, מרה וכו '.

השאלה היא באמת, מה מעורר ענף אחד של אם-אם על פני השני? נראה כי הטמפרטורה היא אחת: צבאים, למשל, פעילים מינית רק בסתיו. כאשר הטמפרטורות יורדות, הם מתחילים לייצר רמות גבוהות של הורמוני מין, הגורמים לזכרים לגדל קרניים ולהילחם זה בזה.

תפיסת הצבעים חייבת להיות אחרת: זיקיות ומיני קלמארי מסוימים הם דוגמאות דרמטיות מאוד. העיניים מכילות תאים שונים, הרגישים לאורכי גל מסוימים ( https://en.wikipedia.org/wiki/Color_vision). התאים מעבירים אותות למוח, אשר איכשהו חייבים לגרום לייצור הורמונים שבתורם מפעילים את תאי העור.

כימיקל כלשהו מגיע ל- mRNA בתאים הרלוונטיים שמגדיר את המשתנים עונה IsS Autumn או סביבה Green Green לאמיתי והצבאים מתחילים לגדל קרניים והצפרדעים, הזיקיות והדיונונים הופכים לירוקים. , האותות הללו, של טמפרטורה או צבע, ישפיעו רק על אותם מינים, תת-מינים ומינים ש- DNA שלהם מכיל משפט רלוונטי אם-אז. צבאים כמובן אינם בעלי פונקציית switchColor, בדיוק כמו שצפרדעים או אין פונקציה growBigAntlers.

ברצוני להתחיל את תשובתי באומרו לעולם אל תתנצל על שלא ידעתי משהו. אין ממה להתבייש וזה טוב לשאול על דברים שאתה לא יודע! יותר אנשים צריכים לעשות את זה, ולא צריך לבקר אותך על זה.

אני רוצה להתייחס לדוגמא שלך תחילה, מכיוון שאני מאמין שיש איזו אי הבנה (נפוצה). התרחיש שתיארת הוא סוג של אבולוציה למרקית, שהיה למעשה הניסיון הטוב ביותר להסביר את מנגנון האבולוציה לפני הדרוויניזם. למארק היה ביולוג נהדר, ולמרות שאנו עשויים ללעוג לרעיונותיו, זה היה מתקדם באותה תקופה במידע שהיה ברשותו! בכל אופן, הרעיון של למארק היה שאורגניזמים יכולים להשתנות במהלך חייהם כדי להתאים את עצמם לסביבתם הספציפית, ואז להעביר את השינויים הללו לצאצאיהם. הדוגמה המאוד קלאסית היא צווארה הארוך של ג'ירפה. המחשבה הלאמרקיאנית היא שג'ירפה מתחה את צווארו כדי להגיע לעלים גבוהים בעצים, והעבירה את הצוואר החדש שנמתח על צאצאיו (ומכאן שלכל הג'ירפות יש עכשיו צוואר ארוך). כיום אנו יודעים כי האבולוציה של למרקקי מעולם אינה נצפית ואינה הסבר נתמך או הסבר מספיק לעיבודים מורכבים.

כל האורגניזמים נושאים בתא (ים) "קוד" חד ממדי המשמש כמתכון ל"בניית "אותו אורגניזם יחד עם מאפייני האורגניזם המרכיבים את הפנוטיפ שלהם (שיכלול את הצבע שתיארת) . לרוב קוד זה "נכתב" ומאוחסן כ- DNA, מחרוזת ביומולקולות הנקראות חומצות גרעין. מידע נקרא מקוד זה באמצעות מכונות מולקולריות ביולוגיות מתוחכמות ומשמש ליצירת כל היבט של האורגניזם וההשפעה של אותו אורגניזם על הסביבה; כלומר המידע זורם מקוד לסביבה ולא להיפך (כלומר: הוא לא עובר מהסביבה חזרה לגנים). עלי לציין כי ישנם יוצאים מן הכלל המכונים אפיגנטיקה, שאמנם מעניינים ביותר, אך הם מעבר לתחום שאלה זו.

אתה יכול לחשוב על זה ככה: דמיין שיש לך מתכון לעוגה. כל ההוראות לאפיית העוגה מקודדות לרצף אותיות חד-ממדי על דף בספר הבישול שלך. זה הקוד להכנת העוגה. אתה קורא את האותיות האלה והמוח שלך מפרש את המשמעות. אתה משתמש במידע המתפרש הזה לביצוע הפעולות הנדרשות לאפיית העוגה. עכשיו, ברגע שהעוגה מוכנה, חותכים ממנה פרוסה. כמובן שפעולת חיתוך והסרת הנתח אינה מעבירה מידע חזרה למתכון. אתם יכולים לדמיין שאם כך, העוגה הבאה שהכנתם מאותו מתכון תגיע עם פרוסה שהוסרה כבר!

אל נא להתבלבל - הסביבה של אורגניזם (כולל "הסביבה הגנטית", אוסף הגנים במאגר הגנים) וכן דברים כמו בית הגידול, טורפים וכו 'הם הלחצים המניעים את האבולוציה על ידי הברירה הטבעית. במובן זה יש משוב מהסביבה, אך הוא מתרחש בקרב אוכלוסיות של מינים לאורך דורות רבים, לא במהלך חיי אורגניזמים בודדים, והוא פועל באמצעים אחרים לגמרי מאלה שאפשר לדמיין באמצעות האבולוציה הלמרקית.

זהו נושא גדול ואני יכול להמשיך ולהמשיך, אבל אני מקווה שזו תשובה מספקת לשאלתך הספציפית לעת עתה. אני ממליץ לך לבדוק את הספר המרתק והאינפורמטיבי ביותר שנקרא "השען העיוור" מאת ריצ'רד דוקינס המהולל. דוגמת העוגה שלי תמצתה מהספר הנפלא הזה, ויש עוד המון מאיפה שהגיע!