Frage:
Wie schnell sollten Mutationen für harte Science-Fiction sein?
MatthewMartin
2011-01-15 09:43:12 UTC
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Ich war beunruhigt über die Geschwindigkeit der menschlichen Evolution in der Wasserwelt - vielleicht 500 Jahre, um Menschen mit Kiemen * zu entwickeln, und ungefähr 1000 Jahre, um mich zu etwas (zurück zu?) zu entwickeln, das stärker als ein Schimpanse und schneller als ein Olympia ist Sprinter.

Wie lange sollte es dauern, um diese Art von Eigenschaften zu entwickeln?

  • Und als ich die Wasserwelt zum ersten Mal sah, dachte ich, dies sei eine Mutation einer einzigen Generation und Kevin Kostner war zuerst Kiemen, die wirklich gut funktionierten, was ebenfalls zu schnell schien.
Und die Tatsache, dass der größte Teil der Welt mit Wasser bedeckt war, hat Sie überhaupt nicht gestört?
Wenn ich mich richtig erinnere, war Costner nicht der einzige mit Kiemen? In diesem Fall wäre er nur eine zufällige Mutation und würde die Entwicklung einer neuen Spezies nicht wirklich darstellen. (Abgesehen von der Tatsache, dass nützliche Dinge wie Kiemen nicht plötzlich auftauchen.)
@Bill die Eidechse: Nur noch eine übrig. Vermutlich hatte er Eltern mit den gleichen Mutationen. Darauf spielen sie im Film an.
@DampeS8N: Danke. Ich muss das noch einmal sehen. Ich erinnere mich, dass es ein Riesenflop war, aber ich dachte, es wäre besser als seine Bewertungen.
@Bill the Lizard: Ich genieße den Film wirklich sehr. Es ist ein lustiges Toben, gut gespielt und hat mich sehr an * Pirates of Dark Water * erinnert
Acht antworten:
#1
+28
Martha F.
2011-01-16 22:04:51 UTC
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Die kurze Antwort lautet, dass die Evolution beim Menschen keine Kiemen erzeugen kann. Es funktioniert nicht so, wenn wir nicht über Millionen von Jahren sprechen. Wenn die Menschen in Waterworld Gentechnik hätten, wäre es durchaus vernünftig zu glauben, dass sie in 50 Jahren einen Menschen mit Kiemen erschaffen könnten. Die lange Erklärung ist unten zusammen mit einer ziemlich detaillierten Beschreibung der Funktionsweise der Evolution.

Ich denke, eines der Probleme bei der Diskussion der Evolution ist, dass wir zwei verschiedene Prozesse miteinander verbinden.

Der erste ist Mutationen. Diese tauchen in bestimmten Abständen in Populationen auf - was für verschiedene Arten und für verschiedene Populationen unterschiedlich sein kann. Eine Population, die starker Strahlung ausgesetzt ist, kann eine hohe Mutation aufweisen. Die Mutation ist jedoch zufällig. Und viele der Mutationen werden sich nachteilig auswirken - sogar bis zu einer großen Anzahl fehlgeschlagener Schwangerschaften. (Hohe Rate an Fehlgeburten oder Todesfällen während oder kurz nach der Schwangerschaft - oder an nicht lebensfähigen Eiern bei einer Eiablage.)

Selbst derzeit beim Menschen gibt es tatsächlich eine ziemlich hohe Rate an fehlgeschlagenen Schwangerschaften . 15% der bekannten Schwangerschaften führen zu Fehlgeburten - und es gibt wahrscheinlich noch mehr, von denen wir nichts wissen, weil sie auftreten, bevor die Frau überhaupt weiß, dass sie schwanger ist. Oft sind diese Fehlgeburten darauf zurückzuführen, dass sich das befruchtete Ei nicht richtig entwickelt und Sie nie von der Blastozyste zu einem Fötus wechseln. Stattdessen erhalten Sie Müll, über den der Körper der Frau bei einer Fehlgeburt verfügt.

Der zweite Prozess ist die Auswahl. Mutationen, die nicht schädlich genug sind, um den Tod zu verursachen, führen zu neuen Wesen. Aber die letzte Frage in Bezug auf die Evolution ist: Reproduzieren sich diese Wesen? Und werden sich diese Nachkommen auch vermehren? Bei der natürlichen Selektion kann die Umgebung bestimmen, ob ein Individuum lange genug überlebt, um sich zu reproduzieren. Einige Mutationen können diesen Prozess beeinflussen. Wenn eine Mutation ein Individuum über einen längeren Zeitraum fruchtbar macht, haben sie möglicherweise mehr Nachkommen. Wenn eine Mutation sicherstellt, dass das Individuum länger überlebt, kann dies zu mehr Nachkommen führen. Oder wenn eine Mutation das Individuum zu einem attraktiveren Elternteil macht (zum Beispiel lange und bunte Schwänze in Pfauen), ist es wahrscheinlicher, dass sie sich paaren.

Beim Menschen gibt es jedoch einen mildernden Faktor. Wir haben Werkzeuge, die zum Überleben von Wesen führen können, die sonst möglicherweise nicht überleben. Nehmen Sie das Beispiel Waterworld : Wir haben Boote und die Mittel, um sie zu bauen. Kurzfristig würde es daher keinen Überlebensdruck geben, der dazu führen würde, dass eine Mutation so vorteilhaft ist, dass sich die Bevölkerung verändert. Langfristig würden wir jedoch keine Möglichkeiten mehr haben, die Boote zu reparieren. Es ist viel schwieriger, Bäume zu fällen oder Erz abzubauen, wenn es kein trockenes Land gibt. Zu diesem Zeitpunkt kann das Überleben derjenigen, die länger von den Booten fern bleiben können, tatsächlich Auswirkungen auf die Bevölkerung haben.

Es gibt auch eine Frage der "unnatürlichen" Selektion oder der selektiven Zucht. Wir können das bei Hunden sehen. Wölfe sehen auf der ganzen Welt ziemlich gleich aus. Aber als Menschen anfingen, Eckzähne zu domestizieren, wählten wir, welche Männchen mit welchen Weibchen gezüchtet werden sollten. Wenn wir also besonders kleine Hunde wollten, züchten wir die kleinsten Männchen zu den kleinsten Weibchen und setzen in jeder Generation den Prozess fort. Irgendwann werden wir mit Spielzeughunden enden, weil wir uns für diese Funktion entscheiden. (Eine faszinierende Version dieses Prozesses wurde im 19. Jahrhundert verwendet, um Schafe und Rinder mit mehr Fleisch zu erzeugen.)

Ich denke, einer der verwirrendsten Aspekte der Evolution ist jedoch die Idee, dass wir aus dem Nichts ein völlig neues Organ (Kiemen) entwickeln können. Was Mutationen bewirken, ist, dass sie die Blaupause für das ändern, was bereits vorhanden ist. Zum Beispiel könnten sie eine etwas höhere Lungenkapazität ermöglichen, wodurch die Menschen länger den Atem anhalten könnten. Wenn dies im Laufe der Zeit vorteilhaft genug ist, würde es sich ausbreiten und sich vielleicht sogar noch weiter steigern. Aber die Evolution ist zufällig. Aber die Evolution kann nicht bei Null anfangen. Alles was passieren kann ist, dass die aktuellen Blaupausen angepasst werden können. Wir können also anfangen, mit der Lungenkapazität zu spielen, aber unsere Gene können nicht zufällig etwas schaffen, das von Grund auf voll funktionsfähig ist. Die Entwicklung eines neuen Organs würde bei weitem länger dauern als eine geringfügige Veränderung, beispielsweise die Möglichkeit, den Atem länger anzuhalten, um sich auszubreiten.

Das einzige, was für die natürliche Evolution von Bedeutung ist, ist, ob die Wahrscheinlichkeit größer ist, dass aus dieser Mutation Nachkommen hervorgehen. Wenn ja, wird die Mutation für ausgewählt. Wenn nein, wird gegen ausgewählt. Die meisten Mutationen haben jedoch keine Wirkung. (Eine Mutation kann beispielsweise dazu führen, dass Grübchen nicht nur auf Ihren Wangen, sondern auch auf Ihren Ellbogen auftreten.) Dies ist eine völlig nutzlose Mutation in Bezug auf das Überleben. Aber es könnte passieren, dass es einfach zufällig weitergegeben wird. (Unsere Person mit Ellbogenmulden hat möglicherweise auch viele Kinder.) Dies ist eine Evolution, wie sie normalerweise geschieht. Wenn eine Mutation nicht schädlich ist, wird sie genauso wahrscheinlich weitergegeben wie nicht.

Aus diesem Grund gibt es in vielen der extremeren Tierrassen andere Faktoren, die zusammen mit dem ausgewählten Merkmal weitergegeben werden. (Zum Beispiel haben Vollblutpferde, die aus Geschwindigkeitsgründen gezüchtet wurden, eine Reihe von Problemen, darunter kleine Herzgrößen und Lungenblutungen.)

Der letzte zu berücksichtigende Faktor ist ein Grundnahrungsmittel der Science-Fiction - Gentechnik. Hier nehmen wir die DNA-Sequenz, um das X-Merkmal zu züchten, und platzieren sie in der DNA der Kreatur Y. Oder wo wir in die DNA eines Organismus gehen und Teile herausschneiden, die wir nicht mögen. Dies wird derzeit in einer Reihe von Bereichen durchgeführt. Am häufigsten wird an Pflanzen wie Tomaten oder Tabak gearbeitet. (Suchen Sie einfach nach gentechnisch veränderten Lebensmitteln, um eine Auswahl des Diskussionsbereichs zu diesem Thema zu erhalten.)

Je nachdem, wann Waterworld stattfinden soll, wird dies geschehen meine Stimme für den wahrscheinlichsten Ursprung der Kiemen von Kevin Costners Charakter. Das könnte theoretisch in einer Generation passieren, obwohl es wahrscheinlich eine Reihe von Versuchen geben würde, bei denen die Gene nicht richtig exprimiert werden oder nicht richtig funktionieren oder Probleme für ein anderes System verursachen. (Ich glaube, die Kiemen befanden sich in seinem Nacken, der bereits voller anderer Dinge wie der Blutgefäße ist, die zum Gehirn führen. Wenn die Kiemen diese stören würden, würde das modifizierte Baby nicht überleben.)

Fantastisch! Irgendwelche Rechtfertigungen für das ganze Wasser? :) :)
Nee. Anders als das Grundlegende hat die Forschung nicht durchgeführt. (http://tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/DidNotDoTheResearch) :-)
Tolle Antwort, Martha F.
Gentechnik (z. B. am "Beginn" der globalen Flut begonnen) ist eine gute Erklärung! Als ich diesen Film sah, sprang meine Sicht auf die Szene "Er hat Kiemen" ziemlich stark an. Es war absolut nicht notwendig, dies im Film zu haben. Die Hintergrundgeschichte ist irgendwie glaubwürdig mit den geschmolzenen Eiskappen, aber diese ... :-(
+1 Unglaublich tolle und gut begründete Antwort!
+1 für schädliche Mutationen; Zufällige Genmutationen führen eher zu Lungenkrebs als zu Kiemen.
Eine Flut kleiner Eismeteoriten und blasphemische menschliche Gentech-Experimente für die Elite könnten funktionieren.
#2
+9
DampeS8N
2011-01-15 11:44:40 UTC
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Evolution ist eine lustige Sache. Man kann es nicht magisch verlangen. Die wirkliche Antwort ist, dass sich die menschliche Lunge wahrscheinlich niemals in Kiemen verwandeln würde. Schauen Sie sich doch jedes Meeressäugetier an. Keiner von ihnen hat seine Lunge zugunsten von Kiemen verloren. Die Lungen sind besser.

Was Sie sehen würden, ist eine erhöhte Lungenkapazität und die Fähigkeit des Blutes, mehr Sauerstoff zu transportieren. Und diese Art von Änderung kann sehr schnell erfolgen, wenn sie richtig ausgewählt wird. Es wären jedoch die Seefahrer gewesen, die diese Fähigkeit erlangt hätten. Keine Gruppe von Menschen, die das Glück hatten, die einzige Landmasse auf der Erde zu finden.

Veränderungen, wie ich sie oben beschrieben habe, könnten Menschen in 500 Jahren leicht aquatisch machen. Das sind ungefähr 25 Generationen. Das ist sicher lang genug für vernetzte Füße und Hände und lang genug für mindestens eine doppelte Lungenkapazität und wahrscheinlich für breitere Blutgefäße und eine Erhöhung der Blutmenge, wenn nicht eine Erhöhung der Speicherkapazität dieses Blutes.

Vorausgesetzt, dies sind wirklich Überlebensmerkmale für den Menschen. Dies würde im Grunde erfordern, dass sie ganztägig im Wasser leben, und es würde wahrscheinlich mit vielen anderen Anpassungen wie Delfinen einhergehen.

Diese scheinen angesichts der Umwelt sicherlich Überlebensmerkmale zu sein.
Die Geschwindigkeit, mit der sich Organismen entwickeln, hängt stark davon ab, wie dringend sie sich entwickeln müssen. Der gesamte Planet, der mit Wasser bedeckt ist, scheint ein Impuls zu sein, der groß genug ist, um schnelle Mutationen hervorzurufen, da die einst weniger überlebensfähigen schnell sterben würden.
@13Tazer31: Organismen entwickeln sich nicht nur, weil sie es müssen. Eine Veränderung der Umgebung verursacht keine Mutationen, sondern das Überleben jener Organismen, die gerade auf nützliche Weise mutiert sind. Der mit Wasser bedeckte Planet würde die Entwicklung der Kiemen beim Menschen nicht auslösen. Es ist viel wahrscheinlicher, dass Arten nach einem solchen katastrophalen Ereignis einfach aussterben.
@Bill Ich habe nicht gesagt, dass sie sich weiterentwickeln, weil sie es müssen. Ich sagte, dass die Geschwindigkeit, mit der sie sich entwickeln, davon abhängt, wie extrem sich ihre Umgebung ändert. Natürlich gibt es eine Obergrenze dafür, wo die Veränderung zu extrem ist und die Art aussterben lässt. Aber wenn die Veränderung sehr extrem ist, aber nicht so extrem, dass jeder getötet wird, überleben und reproduzieren nur diejenigen, die am besten überleben können (diejenigen mit den vorteilhaftesten Mutationen), was zu einer schnelleren Evolution führt, im Gegensatz zu mehr der weniger gesunden Überlebenden und auch reproduzieren.
@13Tazer31: Ich habe Sie missverstanden, als Sie sagten "Impuls, schnelle Mutationen zu verursachen ..." Mein Punkt war, dass es zufällig und nicht ein Zustand der Umwelt ist, ob Mutationen auftreten oder nicht. Wenn Ihr zentraler Punkt "schnelle ** Mutationen verursachen" ist, ändert dies mein Verständnis von dem, was Sie sagen.
Meine Wortwahl war vielleicht nicht die beste, sorry. Sie haben definitiv Recht mit den zufällig auftretenden Mutationen.
Die Dinge, die ich erwähnt habe, erfordern möglicherweise nicht einmal Mutationen. Ich bin kein Experte für das Thema, welche Gene die Lungengröße erhöhen oder die Blutgefäße vergrößern.
#3
+4
PearsonArtPhoto
2011-01-15 11:01:58 UTC
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Ich denke, Ringworld hat es ungefähr richtig gemacht, irgendwo um 250.000 Jahre für einige moderate Veränderungen, aber lange nichts wie Kiemen, also ...

#4
+4
user48
2011-01-15 20:46:53 UTC
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Ich stimme @ DampeS8N zu. Denken Sie an Wale (Wale, Delfine, Zeug) - 50 Millionen Jahre Evolution in Richtung Wasserleben und sie atmen immer noch atmosphärische Luft mit normalen Lungen.

Wale brauchten ungefähr 10-20 My, um ziemlich gute Wasserlebewesen zu sein; Natürlich ist die Geschwindigkeit der Evolution eine sehr unterschiedliche Sache, insbesondere wenn man nur den Phänotyp betrachtet, aber dies ist eine ziemlich vernünftige Annäherung für Wassermenschen.

#5
+3
Dr G
2011-01-15 18:36:21 UTC
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Ich glaube nicht, dass wir eine solide Theorie der Säugetierspeziation haben. Ich hätte gerne einige Hinweise von Leuten, die sich auf diesem Gebiet besser auskennen.

Was Sci-Fi betrifft, mag ich das Darwins Radio von Greg Bear und Darwins Kinder die in der Tat harte Science-Fiction über die menschliche Evolution und insbesondere die Speziation sind. In diesen Büchern erfolgt die Speziation plötzlich nach einer evolutionären Sprungtheorie.

Speziation ist eine andere Frage und hängt von der Nomenklatur ab. (Speziation ist, wenn sich etwas genug entwickelt hat, um eine andere Spezies zu sein.) Die Sprungtheorie in der Evolution wird als punktuelles Gleichgewicht bezeichnet und basiert auf der Idee, dass die Evolution relativ schnell funktioniert, wenn der Umweltdruck hoch genug ist, um Änderungen vorzunehmen, aber ansonsten Mutationen bieten nicht genug Nutzen, um die Gesamtbevölkerung zu verändern, daher gleichen sich die Dinge tendenziell aus.
#6
+3
JDMyers
2012-06-22 02:30:13 UTC
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Wenn Sie an die Evolution glauben, dann sind Kiemen kein neues Merkmal, sondern ein rezessives Merkmal, das aufgrund einer zufälligen Mutation oder einer äußeren Kraft wieder auftritt.

Ich kann mich irren, ich bin kein Arzt oder Genetiker, aber ich glaube, ich erinnere mich, dass ich gelesen habe, dass wir (Menschen) irgendwann im Schwangerschaftsprozess tatsächlich Kiemen haben, die sich im Verlauf der Schwangerschaft in Lungen verwandeln / entwickeln.

Wir könnten auch a wenig vom Thema und diskutieren Menschen Atemflüssigkeit. Ich bin sicher, wir haben alle den Abyss gesehen. In diesem Film trägt Ed Harris einen Tauchanzug, der sauerstoffgesättigte Flüssigkeit verwendet, damit er in große Tiefen hinabsteigen kann. Derzeit sind mir keine im Handel erhältlichen Anzüge bekannt, aber ich wäre nicht überrascht, wenn sie existieren würden. Und obwohl es möglicherweise keine Tauchanzüge gibt, wurde diese Technologie an Verbrennungsopfern und Frühgeborenen getestet, deren Lunge noch nicht in der Lage ist, Sauerstoff aus der Atmosphäre zu verarbeiten.

#7
+2
AncientSwordRage
2012-06-22 00:34:38 UTC
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Wenn das Wachstum von Kiemen lediglich durch bestimmte Kontrollgene, die als Hox-Gene bezeichnet werden, ein- oder ausgeschaltet wird, können Kiemen wachsen, da der menschliche Fötus die richtigen Spalten hat, um sich zu Kiemen zu entwickeln, anstatt ein Kinn. Obwohl dies bedeuten könnte, dass der Mensch deformiert wurde, weil er nicht mehr das hat, was dieses Hox-Gen einschalten würde.

Aber es ist ziemlich unwahrscheinlich, dass sich Kiemen durch divergierende Evolution neu entwickeln würden, wäre ein anderer Mechanismus mehr wahrscheinlich würde ich mir vorstellen, wenn man bedenkt, dass sie noch keine Delfine haben. Als solches würde ich sagen, dass es eine ziemlich sichere Wette ist, dass dies nicht passieren würde.

Kurz gesagt, abhängig von welchen Merkmalen und welchen Genen beteiligt sind Mutationen können über eine "Handvoll Generationen" oder Hunderttausende von Generationen stattfinden!

#8
-1
scope_creep
2011-01-18 06:26:50 UTC
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Ich erinnere mich, dass ich vor einigen Jahren einen Artikel von New Scientist gelesen habe. In diesem Artikel wurde diskutiert, wie Anthropologen und Biologen es für wahrscheinlich hielten, dass sich Augen in weniger als 100.000 Generationen entwickelten, und das war wissenschaftliche Forschung. Eine Generation ist 30 Jahre im Wissenschaftsland.

Wenn Sie also 300.000 Jahre als Metrik für die Augen verwenden, würde jede Entwicklung, die es einer Art ermöglichen sollte, Kiemen anzubauen, um bessere Nahrung zu erhalten und bessere Jäger zu werden, meiner Meinung nach länger dauern, da Kiemen sind auf deinem Hals. Da es ein eigenständiger evolutionärer Vorteil ist und weniger komplex als die Augen, aber immer noch ein neues Organ am Hals, würde es entweder ein ähnliches, etwas weniger, da Kiemen viel weniger komplex als die Augen sind, oder etwas länger, weil die Menschen viel ausgegeben hätten der Zeit im Wasser, um die Evolution zu ermöglichen.

Mit dieser Metrik würde es also zwischen 250.000 und 500.000 Jahre dauern und nicht mehr.

@mbq, was die 50 Millionen und Wale betrifft, die keine Kiemen anbauen, denke ich, dass die Gründe, warum Wale nie eine Art Kiemensystem entwickelt haben, mit der Menge an Sauerstoff zusammenhängen, die dann benötigt wird. Sie brauchen eine große Menge, sogar ein Dophin ist mehr als 10 Fuß groß, enorm größer als wir und hängt damit zusammen, dass sie warmblütig sind. Sie benötigen eine große Menge Sauerstoff, die mit den größten Kiemen niemals aus dem Meerwasser und damit aus der Oberflächenatmung entfernt werden kann. Ich weiß nicht, ob es plausibel ist, aber wir sind ungefähr 1/4 so groß wie ein Delphin ...

Je mehr ich das lese, desto falscher könnte es sein, abgesehen von den Augen. Sie bekommen Walhaie, die so groß sind wie kleine Wale, und atmen durch Kiemen. Ich denke, es ist ein anderer Zweig des Baumes des Lebens. Sie müssten sich weiterentwickeln, da Säugetiere höher am Baum stehen.
* Zusammenzucken. * Nein - der "Baum des Lebens" ist eine Metapher. Es gibt kein "Höheres" in der Evolution. Was passiert ist, dass die Evolution zufällig Änderungen vornimmt. Alles, was funktioniert, wird behalten. Wenn also eine Gruppe Kiemen entwickelt und sie arbeiten, bleiben sie dabei. Eine andere Gruppe entwickelt Lungen und sie arbeiten, also bleiben sie dabei. Weder ist höher oder weiterentwickelt. Es geht um die erste Lösung, nicht unbedingt um die "beste" Lösung. Evolution ist es egal, ob es einen besseren Weg gibt, Dinge zu tun - nur wenn DIESES Ding gut genug funktioniert.
Äh ... 100.000 mal 30 sind drei Millionen Jahre.


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