Vraag:
Hoe snel moeten mutaties zijn voor harde sciencefiction?
MatthewMartin
2011-01-15 09:43:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik was verontrust door de snelheid van de menselijke evolutie in Waterworld - misschien 500 jaar om mensen met kieuwen * te laten evolueren, en ongeveer 1000 jaar om te evolueren tot (terug in?) iets dat sterker is dan een chimpansee en sneller dan een Olympische sprinter.

Hoe lang zou het moeten duren om dit soort kenmerken te ontwikkelen?

  • En toen ik de waterwereld voor het eerst zag, dacht ik dat dit een mutatie van één generatie was en Kevin Kostner was de eerste die kieuwen had die heel goed werkten, die eveneens te snel leken.
En het feit dat het grootste deel van de wereld bedekt was met water, stoorde je helemaal niet?
Als ik het me goed herinner, was Costner niet de enige met kieuwen? In dat geval zou hij gewoon een willekeurige mutatie zijn en niet echt de evolutie van een nieuwe soort vertegenwoordigen. (Afgezien van het feit dat nuttige dingen zoals kieuwen niet zomaar plotseling opduiken.)
@Bill the Lizard: Slechts één over. Vermoedelijk had hij ouders met dezelfde mutaties. Ze zinspelen daarop in de film.
@DampeS8N: Bedankt. Ik moet dat nog een keer bekijken. Ik herinner me dat het een gigantische flop was, maar ik dacht dat het beter was dan de recensies.
@Bill the Lizard: Ik geniet echt echt van de film. Het is een leuke ravotten, goed geacteerd en deed me veel denken aan * Pirates of Dark Water *
Acht antwoorden:
#1
+28
Martha F.
2011-01-16 22:04:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Het korte antwoord is dat evolutie geen kieuwen bij mensen kan veroorzaken. Zo werkt het niet, tenzij we het over miljoenen jaren hebben. Als de mensen in Waterworld echter genetische manipulatie hadden, is het volkomen redelijk om te geloven dat ze in 50 jaar een mens met kieuwen zouden kunnen creëren. De lange uitleg staat hieronder, samen met een vrij gedetailleerde beschrijving van hoe evolutie werkt.

Ik denk dat een van de problemen bij het bespreken van evolutie is dat we twee verschillende processen door elkaar halen.

De eerste is mutaties. Deze komen tot op zekere hoogte in populaties voor - wat voor verschillende soorten en voor verschillende populaties kan verschillen. Een populatie die aan hoge stralingsniveaus wordt blootgesteld, kan een hoog mutatieniveau hebben. De mutatie is echter willekeurig. En veel van de mutaties zullen schadelijk zijn - zelfs tot op het punt dat ze grote aantallen mislukte zwangerschappen veroorzaken. (Hoge percentages miskramen, of sterfgevallen tijdens of kort na de zwangerschap - of van niet-levensvatbare eieren bij een eierleggende soort.)

Zelfs op dit moment is er bij mensen eigenlijk een vrij hoog percentage mislukte zwangerschappen . 15% van de bekende zwangerschappen resulteert in een miskraam - en er zijn er waarschijnlijk nog meer waarvan we niet weten, omdat ze plaatsvinden voordat de vrouw weet dat ze zwanger is. Vaak worden deze miskramen veroorzaakt doordat de bevruchte eicel zich niet goed ontwikkelt en je nooit van de blastocyst naar een foetus gaat. In plaats daarvan krijg je rotzooi die het lichaam van de vrouw weggooit tijdens een miskraam.

Het tweede proces is selectie. Mutaties die niet schadelijk genoeg zijn om de dood te veroorzaken, zullen resulteren in nieuwe wezens. Maar de ultieme vraag in termen van evolutie is: planten deze wezens zich voort? En zullen die nakomelingen zich ook voortplanten? Bij natuurlijke selectie kan de omgeving bepalen of een individu lang genoeg overleeft om zich voort te planten. Sommige mutaties kunnen dit proces beïnvloeden. Als een mutatie een individu voor een langere periode vruchtbaar maakt, kunnen ze meer nakomelingen krijgen. Evenzo, als een mutatie ervoor zorgt dat het individu langer overleeft, kan dat tot meer nakomelingen leiden. Of als een mutatie het individu een aantrekkelijkere ouder maakt (bijvoorbeeld lange en kleurrijke staarten bij pauwen), dan is de kans groter dat ze paren.

Bij mensen is er echter een verzachtende factor. We hebben hulpmiddelen die kunnen leiden tot overleving van wezens die anders misschien niet zouden overleven. Neem het voorbeeld van Waterworld : we hebben boten en de middelen om ze te bouwen. Daarom zou er op korte termijn geen overlevingsdruk zijn om een ​​mutatie gunstig genoeg te maken om een ​​verandering in de populatie te veroorzaken. Op de langere termijn zouden we echter geen manieren meer hebben om de boten te repareren. Het is veel moeilijker om bomen te kappen of erts te delven als er geen droog land is. Op dit punt kan het voortbestaan ​​van degenen die langer van de boten kunnen blijven, de bevolking in feite gaan beïnvloeden.

Er is ook een kwestie van "onnatuurlijke" selectie of selectief fokken. Dat zien we bij honden. Wolven zien er over de hele wereld ongeveer hetzelfde uit. Maar toen mensen honden begonnen te domesticeren, begonnen we te kiezen welke mannetjes we met welke vrouwtjes wilden fokken. Daarom, als we bijzonder kleine honden wilden, fokken we de kleinste mannetjes tot de kleinste vrouwtjes, en in elke generatie gaan we door met het proces. Uiteindelijk zullen we eindigen met speelgoedhonden, omdat we voor die functie selecteren. (Een fascinerende versie van dit proces werd in de 19e eeuw gebruikt om schapen en runderen met meer vlees te maken.)

Ik denk echter dat een van de meest verwarrende aspecten van evolutie het idee is dat we uit het niets een volledig nieuw orgaan (kieuwen) kunnen ontwikkelen. Wat mutaties doen, is dat ze de blauwdruk veranderen voor wat er al is. Ze kunnen bijvoorbeeld een iets hogere longcapaciteit mogelijk maken, waardoor mensen langer hun adem kunnen inhouden. Na verloop van tijd, als dit gunstig genoeg is, zou het zich verspreiden en misschien zelfs nog meer toenemen. Maar evolutie is willekeurig. Maar evolutie kan niet helemaal opnieuw beginnen. Het enige dat kan gebeuren, is dat de huidige blauwdrukken kunnen worden aangepast. We kunnen dus beginnen met spelen met longcapaciteit, maar onze genen kunnen niet willekeurig iets creëren dat helemaal opnieuw functioneert. Het zou VEEL langer duren voordat een nieuw orgaan zou evolueren dan voor een kleine verandering, zoals het langer kunnen vasthouden van je adem om zich te verspreiden.

Het enige dat van belang is in de natuurlijke evolutie, is of er een grotere kans is om nakomelingen voort te brengen uit die mutatie. Zo ja, dan is de mutatie geselecteerd. Zo nee, dan is het geselecteerd tegen. Maar de meeste mutaties hebben geen effect. (Een mutatie kan er bijvoorbeeld voor zorgen dat kuiltjes niet alleen op je wangen verschijnen, maar ook op je ellebogen.) Dit is een volkomen nutteloze mutatie in termen van overleving. Maar het kan zomaar toevallig worden doorgegeven. (Onze persoon met kuiltjes in de elleboog heeft misschien ook veel kinderen.) Dit is evolutie zoals het normaal gebeurt. Als een mutatie niet schadelijk is, is de kans even groot dat deze wordt doorgegeven als niet.

Dit is de reden waarom er bij veel van de meer extreme dierenrassen andere factoren zijn die de neiging hebben om te worden doorgegeven, samen met de eigenschap waarvoor is geselecteerd. (Bijvoorbeeld, volbloed -paarden, die werden gefokt voor snelheid, hebben de neiging om een ​​aantal problemen te hebben, waaronder een kleine hartgrootte en bloeding uit de longen.)

De laatste factor waarmee rekening moet worden gehouden, is een hoofdbestanddeel van sciencefiction: genetische manipulatie. Dit is waar we de DNA-sequentie nemen om X-functie te laten groeien en deze in het DNA van wezen Y te plaatsen. Of waar we in het DNA van een organisme gaan en stukjes eruit knippen die we niet leuk vinden. Dit wordt momenteel op een aantal terreinen gedaan. Het meest voorkomende is dat er wordt gewerkt aan gewassen zoals tomaten of tabak. (Zoek gewoon naar genetisch gemodificeerd voedsel om een ​​steekproef te zien van het scala van discussies over het onderwerp.)

Afhankelijk van wanneer Waterworld zou plaatsvinden, zou dat mijn stem voor de meest waarschijnlijke oorsprong van de kieuwen van het personage van Kevin Costner. Dat zou theoretisch in één generatie kunnen gebeuren, hoewel er waarschijnlijk een aantal pogingen zullen zijn waarbij de genen niet goed worden uitgedrukt, of ze werken niet goed, of ze veroorzaken problemen voor een ander systeem. (Ik geloof dat de kieuwen in zijn nek zaten, die al boordevol andere dingen zit, zoals de bloedvaten die naar de hersenen leiden - als de kieuwen die zouden verstoren, zou de gemodificeerde baby het niet overleven.)

Fantastisch! Enige rechtvaardiging voor al het water? :)
Nee. Anders dan de basis deed het onderzoek niet. (http://tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/DidNotDoTheResearch) :-)
Goed antwoord, Martha F.
Genetische manipulatie (bv. Begonnen aan het "begin" van de wereldwijde vloed) is een goede verklaring! Eigenlijk, toen ik deze film zag, sprong mijn mening er nogal overheen in de "He has gills" scene. Het was absoluut niet nodig om dit in de film te hebben. Het achtergrondverhaal is op de een of andere manier geloofwaardig met de gesmolten ijskappen, maar dit ... :-(
+1 Ongelooflijk geweldig en goed onderbouwd antwoord!
+1 voor schadelijke mutaties; willekeurige genmutaties leiden eerder tot longkanker dan kieuwen.
Een spervuur ​​van kleine ijsmeteorieten plus godslasterlijke menselijke gentech-experimenten voor de elite zouden kunnen werken.
#2
+9
DampeS8N
2011-01-15 11:44:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Evolutie is iets grappigs. Je kunt er geen magie van vragen. Het echte antwoord is dat menselijke longen waarschijnlijk nooit in kieuwen zullen veranderen. Kijk tenslotte naar elk zeezoogdier. Geen van hen heeft zijn longen verloren ten gunste van kieuwen. De longen zijn beter.

Wat je zou zien, is een grotere longcapaciteit en het vermogen van het bloed om meer zuurstof te vervoeren. En dit soort verandering kan heel snel gebeuren als er op de juiste manier voor wordt geselecteerd. Het zouden echter de aan zee gebonden mensen zijn geweest die dit vermogen zouden hebben verworven. Geen groep mensen die het geluk hadden de enige landmassa op aarde te vinden.

Veranderingen zoals ik hierboven beschrijf, kunnen de mens binnen 500 jaar gemakkelijk aquatisch maken. Dit zijn ongeveer 25 generaties. Dat is zeker lang genoeg voor voeten en handen met zwemvliezen, en lang genoeg voor tenminste een verdubbelde longcapaciteit, en waarschijnlijk voor bredere bloedvaten en een toename van de hoeveelheid bloed, zo niet een toename van de opslagcapaciteit van dat bloed.

Op voorwaarde dat dit echt overlevingskenmerken voor mensen zijn. Dit zou in feite vereisen dat ze fulltime in het water leven, en het zou waarschijnlijk gepaard gaan met veel andere dolfijnachtige aanpassingen.

Gezien de omgeving zouden dat zeker overlevingskenmerken lijken.
De snelheid waarmee organismen evolueren, hangt sterk af van hoe hard het nodig is om te evolueren. De hele planeet die bedekt is met water lijkt een impuls die groot genoeg is om snelle mutaties te veroorzaken, aangezien de eens minder geschikte om te overleven snel zou sterven.
@13Tazer31: Organismen evolueren niet alleen omdat het nodig is. Een verandering in de omgeving veroorzaakt geen mutaties, het veroorzaakt het voortbestaan ​​van die organismen die toevallig op nuttige manieren muteren. De planeet die bedekt is met water, zou de evolutie van kieuwen bij mensen niet veroorzaken. Het is veel waarschijnlijker dat soorten uitsterven na zo'n catastrofale gebeurtenis.
@Bill Ik heb niet gezegd dat ze evolueren omdat ze moeten, ik zei dat de snelheid waarmee ze evolueren afhankelijk is van hoe extreem hun omgeving verandert. Hier is natuurlijk een bovengrens aan, waarbij de verandering te extreem is waardoor de soort uitsterven. Maar als de verandering zeer extreem is, maar niet zo extreem dat iedereen wordt gedood, zullen alleen degenen die het meest in staat zijn om te overleven (degenen met de meest gunstige mutaties) overleven en zich voortplanten, waardoor een snellere evolutie ontstaat in tegenstelling tot meer van de minder geschikte overlevenden. en ook reproduceren.
@13Tazer31: Ik heb je verkeerd begrepen toen je zei "impuls om snelle mutaties te veroorzaken ..." Mijn punt was dat het al dan niet voorkomen van mutaties willekeurig is en niet een toestand van de omgeving. Als uw belangrijkste punt "oorzaak ** snelle ** mutaties" is, dan verandert dat mijn begrip van wat u zegt.
Mijn woordkeuze was misschien niet de beste, sorry. Je hebt absoluut gelijk over de willekeurige mutaties.
De dingen die ik noemde, vereisen misschien niet eens mutaties. Ik ben geen expert op het gebied van welke genen de longgrootte vergroten of bloedvaten groter maken.
#3
+4
PearsonArtPhoto
2011-01-15 11:01:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik denk dat Ringworld het ongeveer goed heeft gedaan, ergens rond de 250.000 jaar voor enkele gematigde veranderingen, maar lang niet als kieuwen, dus ...

#4
+4
user48
2011-01-15 20:46:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik ben het eens met @ DampeS8N. Denk aan walvisachtigen (walvissen, dolfijnen, spul) - 50 miljoen jaar evolutie naar het waterleven en ze ademen nog steeds atmosferische lucht in met normale longen.

Walvisachtigen hadden ongeveer 10-20 jaar nodig om redelijk goede waterdieren te zijn; natuurlijk is de snelheid van evolutie iets heel anders, vooral als je alleen naar het fenotype kijkt, maar dit is een redelijk redelijke benadering voor watermensen.

#5
+3
Dr G
2011-01-15 18:36:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik denk niet dat we een solide theorie hebben over de soortvorming van zoogdieren. Ik zou graag wat tips willen van mensen met meer kennis van zaken.

Wat sci-fi betreft, vind ik Greg Bear's Darwin's Radio en Darwin's kinderen die inderdaad moeilijk sci-fi zijn over menselijke evolutie en meer specifiek soortvorming. In die boeken is soortvorming plotseling, volgens een evolutieve sprongtheorie.

Soortvorming is een andere vraag, en hangt af van de nomenclatuur. (Speciatie is wanneer iets voldoende is geëvolueerd om een ​​andere soort te zijn.) De sprongtheorie in evolutie wordt punctuated equilibrium genoemd, en is gebaseerd op het idee dat evolutie relatief snel werkt wanneer de omgevingsdruk hoog genoeg is om veranderingen aan te brengen, maar verder , mutaties bieden niet genoeg voordeel om de populatie als geheel te veranderen, dus de situatie is gelijk.
#6
+3
JDMyers
2012-06-22 02:30:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Als je in evolutie gelooft, dan zouden kieuwen geen nieuwe eigenschap zijn, maar een recessieve eigenschap die weer opduikt als gevolg van willekeurige mutaties of een externe kracht.

Ik vergis me misschien, ik ben geen dokter of geneticus, maar ik denk dat ik me herinner dat ik las dat wij (mensen) op een bepaald punt in het menselijke drachtproces inderdaad kieuwen hebben die zich naar longen omzetten / evolueren naarmate de zwangerschap vordert.

We zouden ook kunnen gaan weinig van het onderwerp af en bespreek mensen die vloeistof inademen. Ik weet zeker dat we allemaal de afgrond hebben gezien. In die film draagt ​​Ed Harris een duikpak dat zuurstofverzadigde vloeistof gebruikt om hem tot grote diepten te laten afdalen. Ik ken op dit moment geen in de handel verkrijgbare pakken, maar het zou me niet verbazen als ze bestaan. En hoewel er misschien geen duikpakken zijn, is deze technologie getest bij slachtoffers van brandwonden en te vroeg geboren baby's wiens longen nog geen zuurstof uit de atmosfeer kunnen verwerken.

#7
+2
AncientSwordRage
2012-06-22 00:34:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Als de groei van kieuwen slechts iets is dat wordt in- of uitgeschakeld door bepaalde controlegenen, hox-genen genoemd, kunnen kieuwen groeien omdat de menselijke foetus de juiste kloven heeft om zich te ontwikkelen tot kieuwen in plaats van een kin. Hoewel het zou kunnen betekenen dat de mens misvormd was, omdat ze niet langer alles hebben wat dat hox-gen zou inschakelen.

Maar het is vrij onwaarschijnlijk dat kieuwen opnieuw zouden evolueren door uiteenlopende evolutie, een ander mechanisme zou meer zijn waarschijnlijk zou ik het me voorstellen, aangezien ze nog geen dolfijnen hebben. Als zodanig zou ik zeggen dat het een vrij veilige gok is dat dit niet zou gebeuren.

Dus in het kort, afhankelijk van welk kenmerk en welke genen zijn betrokken mutaties kunnen plaatsvinden over een 'handvol generaties' of honderdduizenden generaties!

#8
-1
scope_creep
2011-01-18 06:26:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ik herinner me dat ik een paar jaar geleden een artikel in de New Scientist las, en er was een artikel waarin werd besproken hoe antropologen en biologen dachten dat het waarschijnlijk was dat de ogen zich ontwikkelden in minder dan 100.000 generaties, en dat was wetenschappelijk onderzoek. Een generatie is 30 jaar in wetenschappelijk land.

Dus als je 300.000 jaar als metriek gebruikt, voor ogen, dan zou elke evolutie die is ontworpen om een ​​soort kieuwen te laten groeien om beter voedsel te krijgen en betere jagers te worden, langer duren, aangezien kieuwen zijn op je nek. Omdat het een op zichzelf staand evolutionair voordeel is en minder complex dan de ogen, maar nog steeds een nieuw orgaan in de nek, zou het ofwel een vergelijkbaar, iets minder nodig hebben, aangezien kieuwen veel minder complex zijn als ogen, of iets langer omdat mensen veel zouden hebben uitgegeven van tijd in het water, om de evolutie te laten plaatsvinden.

Dus als je die statistiek gebruikt, zou het tussen de 250.000 jaar en 500.000 jaar duren en niet meer dan dat.

@mbq, wat betreft de 50 miljoen walvisachtigen die geen kieuwen kweken, denk ik dat de redenen dat walvisachtigen nooit een soort kieuwsysteem hebben ontwikkeld, te maken heeft met de hoeveelheid zuurstof die dan nodig is. Ze hebben een enorme hoeveelheid nodig, zelfs een dophin is 10+ voet, enorm groter dan wij, en heeft te maken met het feit dat ze warmbloedig zijn. Ze hebben een enorme hoeveelheid zuurstof nodig, die nooit met de grootste kieuwen uit zeewater kan worden teruggehaald, dus aan het oppervlak ademen. Ik weet niet of het aannemelijk is, maar we zijn ongeveer 1/4 zo groot als een dolfijn ....

Hoe meer ik dat lees, kan verkeerd zijn, afgezien van de ogen. Je krijgt een walvishaai, die zo groot is als kleine walvissen, en ademt door kieuwen. Dus ik denk dat het een andere tak van de boom des levens is. Ze zouden moeten evolueren, aangezien zoogdieren hoger in de boom zitten.
* Huiver. * Nee - de "boom des levens" is een metafoor. Er is geen "hogerop" in evolutie. Wat er gebeurt, is dat evolutie willekeurig veranderingen aanbrengt. Alles wat werkt, wordt bewaard. Dus als een groep kieuwen ontwikkelt en ze werken, blijven ze rondhangen. Een andere groep evolueert longen, en ze werken, dus ze blijven hangen. Geen van beide is hoger of meer geëvolueerd. Het draait allemaal om de eerste oplossing, niet per se de "beste" oplossing. Het maakt de evolutie niet uit of er een betere manier is om dingen te doen - alleen als DIT ding goed genoeg werkt.
Eh ... 100.000 keer 30 is drie miljoen jaar.


Deze Q&A is automatisch vertaald vanuit de Engelse taal.De originele inhoud is beschikbaar op stackexchange, waarvoor we bedanken voor de cc by-sa 2.0-licentie waaronder het wordt gedistribueerd.
Loading...