Форум атеистов Рунета

Хаос и порядок.

Из Википедии
 Хотя общепринятого универсального математического определения хаоса нет, обычно используемое определение говорит, что динамическая система, которая классифицируется как хаотическая, должна иметь следующие свойства:
1. Она должна быть чувствительна к начальным условиям.
2. Она должна иметь свойство топологического смешивания.
3. Её периодические орбиты должны быть всюду плотными.

Вы что-то поняли? Если поняли, то прокомментируйте понятным языком, пожалуйста.

Человек, даже малоразвитый, отличит порядок от хаоса на бытовом уровне.
Хаос это множество вещей, предметов, явлений, в которых разум не усматривает какой-либо закономерности, когда каждый отдельный предмет не связан с остальными и для математического описания такого состояния потребуется много бит информации.
Порядок. Разум усматривает закономерности и связи между элементами системы. Элементы могут быть отсортированы и описаны меньшим количеством бит информации, чем хаос.
Сложность. Много элементов. Между ними имеются связи, просматриваются некоторые закономерностино проследить их трудно, хотя и возможно при затрате времени и сил описать математически.
Простота. Элементов не много, и хорошо видны и понятны закономерности и связи, описываемые простыми математическими моделями.

Опять что-то не так?

Приведите же, наконец, Ваше определение.
А то возникает сомнение в компетенции самого учителя, задающего один и тот же вопрос с завидным постоянством.

_________________
Человек произошел от обезьяны. Но с Божьей помощью В.Шендерович

Ладно.
Больше не буду заходить на эту ветку.
Обсуждайте без меня со своих атеистических позиций.
Ну, не понравилась мне статья Никитина. Имею право сомневаться, что все происходит типа:
(привожу цитату, выписанную не помню откуда)
"Авторы этой книги и их последователи указывали, например, на проблему с молекулой ДНК, именно на то, как она работает в живой клетке. Процесс её репликации (копирования) регулирует фермент. Он движется по молекулярной цепочке ДНК для образования её копии и считывает последовательность кода. В случае, если обнаруживается неверный нуклеотид, к делу приступает "ремонтирующий механизм", который использует другой фермент, чтобы "вырезать" ошибочный нуклеотид и восстановить правильный, исправляя тем самым ошибку. Давайте посмотрим на ДНК и этот" ремонтирующий механизм", отмечали авторы указанных работ. Действительно ли такой механизм был образован случайными естественными процессами? Если вначале появился ремонтирующий механизм, то какая от него польза, если ДНК ещё не образовалась? Если, напротив, вначале появилась молекула ДНК, то как она знала, что ей будет необходим ремонтирующий механизм? Оба механизма должны были возникнуть одновременно. ДНК - это нестабильная молекула, и без системы постоянного "ремонта" она быстро распадётся в результате химического окисления и других процессов. Каким же способом можно объяснить, что ДНК могла существовать в течение миллионов лет, пока ремонтирующий механизм эволюционировал? ДНК просто распалась бы на нуклеотиды до того, как предполагаемые миллиарды случайных мутаций смогли создать ремонтирующий механизм. Так возник парадокс о дефиците времени, необходимого для возникновения живой материи".

_________________
Человек произошел от обезьяны. Но с Божьей помощью В.Шендерович

А атеизм -то тут при чем? Это обсуждение с научной позиции.
Предсказуемо. Богом-то в современной науке уже даже и не пахнет. С фига ли она должна вам нравится?
А меж тем, Никитин как раз очень дотошно расписал как сами механизмы, так и проштудировал ведущие научные журналы по теме РНК-мира, снабдив каждый шаг ссылками на научные источники. Конечно, читать в идеале надо книгу.
Проверка на знание пройденного материала:
И как же решается парадокс?

_________________
"Религия оскорбляет достоинство человека. С религией или без неё, хорошие люди будут делать добро и плохие люди будут делать зло. Но чтобы заставить хорошего человека делать зло —для этого необходима религия" Стивен Вайнберг

С одной стороны в системном анализе есть похожие утверждения. С другой стороны, физика говорит, что сам он - лишь удобное приближение, а есть универсальные законы, которым будет подчиняться и электрон, и галактика. И физика занята нахождением этих законов, применяя научный метод.

С третьей - подход, когда закон переводится в машинно-читаемую форму, затем обрабатывается на ЭВМ, затем результат осмысливается оператором - постоянно приводит к задачам, которые никогда не будут решены. И сворачивание цепочки из 100500 элементов в оптимальной последовательности - всего лишь одна из них. Природа так не считает. Ей глубоко фиолетово на двоичную систему. Элементами природных суперкомпьютеров являются сами элементарные частицы и системы, построенные из них - они считают в аналоговом виде.


Взяв даже наличные данные науки можно дать объяснение, что большая совокупность элементарных частиц будет вести себя хоть и случайным образом, но параметры этой случайности будут задаваться свойствами отдельных частиц.

И я признаЮ: пройти путь от атомов до земного шара используя путь "цифровых моделей" - не хватит никакой вычислительной мощности. Используя же путь самосборки на основе внутренних свойств огромного количества фиксированных разновидностей "строительных элементов" - задача постоянно решается сама собой по всей Галактике.
Используя путь системного анализа, отбрасывающего принципиально важные вещи ради разрешимости задачи на ограниченных вычислительных средствах - будут постоянно возникать вопросы "И откуда же здесь комбинаторная сложность?".
Белковая жизнь с позиций научного подхода - точно такая же самосборка.

_________________
Поиск истины - вот единственное занятие, достойное героя

Прекрасный урожай!

_________________
Поиск истины - вот единственное занятие, достойное героя

Это вы не туда залезли. Нелинейные динамические системы немного не про то.
Вы не смогли. Ребенок обижается на маму за уборку. То что для него разумно в расположении солдатиков, для мамы беспорядок.
Я приводил вам пример последовательности. Ваш разум считал ее хаотичной, а это был код Грэя.
Опять разум! Чей, ваш?

Да снова все не так.

А ведь оно было, в самом начале споров. Не слышите собеседников, твердолобо твердите своё. Поэтому и задаю с завидным постоянством вопрос, чтобы вы сами себя услышали и смогли бы наконец ответить, как вы сами отличите хаос от порядка, сложность от простоты. Представьте, что вы кулинарный рецепт подруге пишете:
даже малоразвитый приготовить…разум позволяет…ну и далее пафос: божественный вкус, превосходно, наслаждение…
А что готовим-то? Вообще где ингредиенты? Что за рецепт? Где конкретика?
Вот с ингредиентов и начнем. Точнее с параметров.
Выкинем пафосные ссылки на разум и возьмем ваши же определения, которые вы, по всей видимости, не понимаете
1,2,3,4,5 или 5,4,3,2,1 Отсортированы. Нельзя сказать , что какая-то из них более хаотична.
Однако и от фонаря последовательности 2,3,5,4,1; 5,3,1,2,4 могут быть отсортированы по своему правилу. Код Грея я вам уже приводил. Скажу больше любая из 120 (5!) перестановок описывается логическими функциями. Причем всего из двух элементов И, НЕ.

Наконец-то у нас инструмент появился! Только могу огорчить вас, в приведенном примере количество бит будет одинаковое для всех последовательностей. Но ход мысли правильный. Можно ведь, например, коротко 4(1)19(3)5(2) записать последовательность 1111133333333333333333332222222 А вот с первыми 1000 цифрами числа Пи такой фокус не прокатит. Хотя есть архиваторы, находят сами куски как лучше сжать. Но и здесь облом, оптимального архиватора не существует. Был у нас адвентист на форуме. Сей факт произвел на него гнетущее впечатление. Усмотрел бога в Колмогоровской сложности. Вам интересно будет прочитать еще потому, что с помощью нее в несколько строк теорема Геделя о неполноте доказывается. Верующие видят в последней слабость ума человека перед богом. А тут вдруг оказывается никакой таинственности в теореме нет. Она вообще не про бога.
Хорошо. Примем на вооружение.
Итак, от всего вашего рецепта осталось: сортировка, количество, минимальное описание.
Я с вами согласен.
Сравним теперь живые системы по сложности. Что сортировать я не знаю. Порядок генов что ли?
По количеству, пожалуй, можно. Только что считать, размер мозга, число нейронов?
Тут мы, пожалуй, проиграем китовым, слону. Количество связей учитывать между отдельными частями мозга? Какие? Да и маленький мозг пчелы может решать те задачи, которые человеку не под силу.
Размер ДНК? Человек опять не на первом месте. В этом плане даже рисовое зернышко сложнее.
Минимальность записи? Чего? Последовательности нуклеотидов? У человека опять вряд ли что выдающееся будет.
Так что конкретно кроме пафоса вы предлагаете? Чего и сколько брать будем? Рецепт-то где?

Сергей, я очень рада, что Вы, наконец, заговорили.
И мне понравилось все, что Вы высказали.
Но я больше в научном разделе форума писать не буду, чтобы не раздражать атеистов "лженаучной чушью".
Я отвечу Вам в "Дискуссиях" в теме "Бог просвечивает через информацию". Так как об информации и пойдет речь.

_________________
Человек произошел от обезьяны. Но с Божьей помощью В.Шендерович

Заход 3. Про полную стресса белковую жизнь и ремонтные боксы.

Итак, некоторым белкам для фолдинга, т.е. сворачивания в нативную рабочую структуру иногда нужны помошники-шапероны. Некоторым они даже обязательны, ну а некоторые прекрасно обходятся без них. Считается, что примерно 50% сворачивания белков происходит с участием шаперонов. При этом функция шаперонов не ограничивается одним лишь сворачиванием белков. Они еще участвуют в разворачивании, разборке четвертичных структур (например, при транслокации – протаскивании через мембраны или при деструкции), предотвращении агрегации (слипании) белковых молекул и прочее, даже есть сведения об их участии в иммунном ответе.

Шапероны – довольно обширная группа белков, это древние и консервативные белки. Они встречаются как у прокариот, так и у эукариот, и не только в цитозоле, но и в ЭПР (эндоплазматический ретикулум, школьная «эндоплазматическая сеть»), в митохондриях и пластидах. Классифицируют их по массе, что неожиданно хорошо совпало и с их функционированием. И выделяются такие группы: HSP100, HSP90, HSP70, HSP60, HSP40 и малые шапероны (обозначают sHSP). Цифра понятна – это приблизительная масса белка в килодальтонах. А вот «HSP» обозначает heat shock proteins. что означает «белки теплового шока». И это историческое название.

Правильному сворачиванию белка в рабочую конформацию может помешать разное воздействие, например наличие ионов в среде. Сильно влияет на фолдинг температура (и это причина, по которой она у нас поднимается при болезни: надо не дать вирусному белку приобрести третичную структуру). Но так как температура влияет на фолдинг и наших белков – их надо как-то защищать от потери правильной структуры и производить рефолдинг, переупаковать вновь пептидную цепь уже правильным образом. И как раз такие шапероны первыми и были обнаружены, отсюда их название. Позже выяснилось, что они не только при тепловом воздействии работают, но название уже закрепилось и стало общеупотребительным.

Немного истории. Первоначально белки теплового шока обнаружили у дрозофил. Итальянский генетик Ферруччио Ритосса в 1962 году обнаружил, что нагревание и ингибитор метаболизма (то был динитрофенол) вызывают аналогичные изменения в политенных хромосомах. Это очень большие хромосомы из многих цепей, и их потому хорошо видно в оптический микроскоп. В основном их брали из слюнных желез двукрылых, если не ошибаюсь. И на основании этого наблюдения были выделены белки, которые экспрессировались при тепловом шоке. Отсюда и название.

В дальнейшем у вездесущих эшерихий (та самая E. Coli, как без нее) обнаружилось интересное свойство белков-гистонов. (Это белки, обеспечивающие первоначальный «нуклеосомный» уровень компактизации ДНК. Но это тема еще на 5 подобных постов, поэтому опустим ее.) При повышении ионной силы раствора гистоны отделяются от ДНК, потому что нарушается их электростатическое взаимодействие. А если ионную силу потом снизить, банально снижая концентрацию ионов, то будут образовываться нерастворимые белковые агрегаты. В 1978 году профессор Кембриджа Рон Ласки обнаружил, что если в растворе присутствует белок нуклеоплазмин, то никакого агрегирования не случится и нуклеосомный комплекс с намотанной на октамер из гистонов ДНК восстанавливается. И вот этому-то человеку и его юмору мы и обязаны названием «шаперон». Ибо нуклеоплазмин им и был. И Ласки заслуживает портрета, который у нас на рис. 8. Лектор он тоже забавный.


рис. 8

В общем и целом о работе шаперонов все: Это нековалентное взаимодействие с другими белками, часто с АТФ-азной активностью, изменяющее свойства и структуру последних. При этом сами шапероны не являются компонентом таких белковых комплексов и в их работе не участвуют.
Пора посмотреть на конкретный пример.

Я выбрал шаперон из HSP60. Во-первых, я про них что-то слышал, во-вторых, это наиболее изученный шаперон, в третьих, он выглядит и работает довольно забавно. Этот шаперон – шаперонин. Так называется тип шаперонов, у которых есть внутренняя полость, в которую загоняется как в ангар белок, требующий рефолдинга. Мы будем говорить о прокариотном шаперонине под названием Gro-E. Его схему можно увидеть на рисунке 9. (У эукариот те же шаперонины присутствуют и имеют очень сходные последовательности, но закрываются несколько не так, имеют иную конфигурацию и потому немного иначе работают. Подробности для любознательных на «Биомолекуле» в статье «Канал эукариотического шаперонина открывается подобно диафрагме фотоаппарата».)


рис. 9

Gro-E целая молекулярная машина, мультисубъединичный комплекс из двух колец. Каждое кольцо состоит из семи одинаковых субъединиц (гептамер, проще говоря). Эти два кольца и представляют собой «ангар», точнее даже два. (Они изображены зеленым.) А снизу него на рисунке находится «крышка» - это тоже гептамер, только из других субъединиц. (Изображена красным.) Белок-мишень при рефолдинге попадает внутрь одного из двух больших колец, которые имеют название Gro-EL, а потом закрывается крышка Gro-ES. Собственно, в некоторой литературе шапероном называют только Gro-EL, а его напарника Gro-ES – кошапероном.

Итак, белок-калека должен попасть внутрь. Известно, что узнается такой белок по гидрофобным остаткам на поверхности. (А мы помним, что они в норме должны оказаться внутри глобулы, правда?) Работает Gro-EL ассиметрично: если одно кольцо связывается с белком, то другое пустует. Субъединицы, образующие кольца, состоят каждое из 3 доменов. Апикальные (Ap) домены снаружи, на них ложится крышечка Gro-ES и с ними связывается мишень. Потом идет промежуточный домен (In), а за ним экваториальный (Eq) с АТФ-азным комплексом. Кольца зеркально расположены, повернуты друг к другу экваториальными доменами составляющих их белковых молекул.

Как только белок попадает внутрь, то на всех 7 экваториальных доменах происходит связываение АТФ. Крышка закрывается и происходит изменение полости, которая становится шире за счет смены конформации каждого из гептомеров. При этом внутренняя поверхность становится гидрофильной. Это способствует правильному фолдингу находящегося внутри белка. Второй же конец молекулярной машины при этом тоже меняется и становится способен принять новый белок. Как только он подходит – крышка открывается и белок уже находящийся в комплексе с другого конца выходит наружу, освобождая очередь.

Когда крышка Gro-ES закрыта, то комплекс напоминает пулю, отсюда и название конфигурации – bullet. Только «пуля» смотрит то в одну сторону, то в другую.
Упрощенно вся схема процесса на рисунке 10.


рис.10

Стоит отметить, что некоторые белки большие, попросту не поместятся в Gro-EL. Но они тем не менее взаимодействуют с шапероном, просто оставаясь снаружи. Это так называемый транс-механизм (до этого описывался цис-). В таком случае белок все же соединяется с апикальными доменами по кольцу, но Gro-ES «садится» на противоположный конец. Конечно, такой механизм работает несколько хуже: во-первых, дольше, а во-вторых есть риск агрегации недосвернутой молекулы с посторонними белками.

И вот тут надо рассказать про чудо с биологической точки зрения! Несмотря на энергозатратность и малое количество комплексов в клетке, т.е. иногда медленную работу, считается, что около 10 % белков клетки проходят через рассмотренный комплекс. Изучался механизм на примере E. coli, но данный комплекс присутствует почти во всех бактериях. Почти… потому что некоторые бактерии в процессе эволюции «догадались», что он нафиг не нужен, и можно на всю эту кухню не тратиться. У них произошла мутация, снижающая склонность ассоциированных с Gro-E белков к агрегации. Теперь эти белки сворачиваются сами и неплохо себя чувствуют. А шаперонина этого у них нет. (рис. 11).
Почему таких бактерий мало? Почему остальные хранят верность такому затратному механизму, а мутация не распространилась (у бактерий!)? Тайна сие великая есть. Несомненно, объяснимая.


рис. 11

Пока все, небольшое продолжение чуть позже.

_________________
"Религия оскорбляет достоинство человека. С религией или без неё, хорошие люди будут делать добро и плохие люди будут делать зло. Но чтобы заставить хорошего человека делать зло —для этого необходима религия" Стивен Вайнберг

Заход 4. Про гены и эволюцию.

Существенный вопрос, полагаю, как такие белки могли произойти? (Сам я здесь никакой сложности не вижу, кроме чисто технической. Так как шапероны – очень древние и очень консервативные молекулы, то их эволюцию трудно отследить. В этом они похожи на белки т.н. «домашнего хозяйства», те, что обеспечивают внутренние фундаментальные потребности клетки. Их появление было где-то в эпоху LUCA в палеоархее, а то и эоархее… Но это не значит, что вообще нельзя понять их родословную, потому что сходство с родственниками никто не отменял, и такие сходные молекулы есть.)

На YouTube есть диспут Михаила Сергеевича Гельфанда с креационистом. Рекомендую посмотреть, кто не видел: это ответ на вопрос «Откуда появляются новые белки?» и вообще доставляющий случай света науки против какой-то псевдофилософской мути!
Спойлер. Да, новые белки получаются из смены функций при мультипликации генов, из вирусных вставок, из комбинаций генетического материала и даже иногда из псевдогенов. И если новый белок за счет зарядов своих аминокислотных остатков хоть немного поможет свернуть другой белок - отбор сделает из него шаперон.

И вот он наш первый пример. В ролике у Гельфанда речь шла о кристаллине. Правда, у него был – δ-кристаллин, которого нет у людей и других млекопитающих, он структурный белок. Но зато этот пример меня сподвиг почитать о кристаллинах. Обнаружилось, что α- и β-кристаллины - шапероны, которые обеспечивают правильную сворачиваемость структурного γ-кристаллина, чем и обеспечивают прозрачность хрусталика глаза. Дело в том, что β- и γ-кристаллины очень и очень похожи как по аминокислотной последовательности, так и по доменной структуре (т.е. по их пространственному устройству в уже свернутом виде - функциональным частям молекулы), их даже объединяют в один класс. Но ведь первый – шаперон, а второй – белок структурный! Тем не менее, у нас налицо четкое указание на общность происхождения. Так и это еще не все. Кристаллины показывают ферментативную активность, т.е. работают как катализаторы. И они на некоторые ферменты похожи. Например, упомянутая группа βγ-кристаллинов схожа по последовательности с алкогольдегидрогеназой. (Вот за такие откровения и любят науку. Это ж известие из разряда «займи, но выпей». За кристаллины, поддержи работу алкогольдегидрогеназы… )

Другой пример, HSP70. Эти белки состоят из двух доменов, соответственно N- и C-концевого (про это было в 1 пост). N-концевой домен представляет АТФ-связывающий сайт и очень похож на актин (это белок, образующий клеточные микрофиламенты, входящий в состав саркомер мышц и т.д.). А еще этот домен похож на киназы (фосфотрансферазы), которые и обеспечивают перенос остатка фосфорной кислоты от АТФ – «энергетической молекулы клетки». Интересно, что для всех трех молекул гидролиз АТФ происходит по одному и тому же принципу. А вот другой, пептидосвязующий C-концевой домен по структуре схож уже с субстратсвязующим участком белков главного комплекса гистосовместимости (MHCII). Родство вполне очевидно. Да и гены главного комплекса гистосовместимости локализованы рядом с HSPA1, а это фактор транскрипции HSP70. То есть HSPA1 - белок, регулирующий производство шаперона HSP70.
Далее. Шапероны семейства HSP110 напоминают третичной структурой HSP70. И они, по всей видимости, эволюционное ответвление от последних. Эволюционные связи (по генным последовательностям) показаны на рисунке 12 [Гарбуз Д.Г., Евгеньев М.Б. «ЭВОЛЮЦИЯ ГЕНОВ ТЕПЛОВОГО ШОКА И ХАРАКТЕР ЭКСПРЕССИИ КОДИРУЕМЫХ ИМИ БЕЛКОВ У ВИДОВ, ОБИТАЮЩИХ В КОНТРАСТНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ» / « Генетика». 2017. Т. 53. № 1. С. 12-30.]


И вот мы видим, таким образом, самую ожидаемую эволюцию. Кто хотел творение - не в этой Вселенной. Увы.

_________________
"Религия оскорбляет достоинство человека. С религией или без неё, хорошие люди будут делать добро и плохие люди будут делать зло. Но чтобы заставить хорошего человека делать зло —для этого необходима религия" Стивен Вайнберг

Ну и вот теперь - все. На пальцах это как-то так выглядит. )

_________________
"Религия оскорбляет достоинство человека. С религией или без неё, хорошие люди будут делать добро и плохие люди будут делать зло. Но чтобы заставить хорошего человека делать зло —для этого необходима религия" Стивен Вайнберг