質問:
ハードサイエンスフィクションの突然変異はどれくらい速くすべきですか?
MatthewMartin
2011-01-15 09:43:12 UTC
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ウォーターワールドでの人類の進化の速度に悩まされました。鰓を持った人間を進化させるにはおそらく500年*、チンパンジーよりも強く、オリンピックよりも速いものに進化する(戻る?)には約1000年かかります。スプリンター。

この種の特性を進化させるのにどれくらいの時間がかかりますか?

  • そして私が最初に水の世界を見たとき、これは単一世代の突然変異であり、ケビン・コスナーだと思いました最初は本当にうまく機能する鰓を持っていましたが、それも同様に速いようでした。
そして、世界のほとんどが水に覆われているという事実は、あなたをまったく気にしませんでしたか?
私の記憶が正しければ、鰓を持っているのはコスナーだけではなかったのですか?その場合、彼は単なるランダムな突然変異であり、実際には新種の進化を表すものではありません。 (えらのような便利なものが突然現れるだけではないという事実はさておき。)
@Bill the Lizard:残っているのは1つだけです。おそらく彼には同じ突然変異を持つ両親がいました。彼らは映画の中でそれをほのめかしている。
@DampeS8N:ありがとう。もう一度見る必要があります。巨大なフロップだったのを覚えていますが、レビューよりはましだと思いました。
@Bill the Lizard:私は実際に映画を本当に楽しんでいます。それは楽しいおしゃべりで、よく行動し、たくさんの*未知の海への海賊*を思い出させました
8 答え:
#1
+28
Martha F.
2011-01-16 22:04:51 UTC
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簡単な答えは、進化は人間に鰓を作ることができなかったということです。何百万年も話さない限り、そのようには機能しません。しかし、ウォーターワールドの人間が遺伝子工学を持っていれば、50年で鰓を持った人間を作ることができると信じるのは完全に合理的です。進化がどのように機能するかについてのかなり詳細な説明とともに、長い説明が以下にあります。

進化論を議論する際の問題の1つは、2つの異なるプロセスを混同していることだと思います。

最初のものは突然変異です。これらは、ある割合で個体群に出現します。これは、種や個体群によって異なる場合があります。高レベルの放射線にさらされている集団は、高レベルの突然変異を持っている可能性があります。ただし、突然変異はランダムです。そして、突然変異の多くは有害であり、妊娠の失敗を多数引き起こすほどです。 (流産、妊娠中または妊娠直後の死亡、または産卵種の生存不能な卵の割合が高い。)

現在人間でさえ、実際にはかなり高い割合の妊娠失敗があります。 。 既知の妊娠の15%は流産を引き起こします-そして、女性が妊娠していることに気付く前に起こるので、おそらく私たちが知らないことがさらにあります。多くの場合、これらの流産は、受精卵が適切に発達せず、胚盤胞から胎児に移動しないことが原因です。代わりに、あなたは女性の体が流産で処分するがらくたを手に入れます。

2番目のプロセスは選択です。死を引き起こすほど有害ではない突然変異は、新しい存在をもたらすでしょう。しかし、進化の観点からの究極の問題は、これらの存在は繁殖するのかということです。そして、それらの子孫も繁殖しますか?自然淘汰では、環境は個体が繁殖するのに十分長く生き残るかどうかを決定することができます。一部の変異は、このプロセスに影響を与える可能性があります。突然変異が個人をより長い期間肥沃にするならば、彼らはより多くの子孫を持っているかもしれません。同様に、突然変異が個体がより長く生き残ることを確実にするならば、それはより多くの子孫につながるかもしれません。または、突然変異によって個体がより魅力的な親になる場合(たとえば、孔雀の長くてカラフルな尾)、交尾する可能性が高くなります。

ただし、人間の場合、問題を緩和する要素があります。私たちには、他の方法では生き残れないかもしれない存在の生き残りにつながることができるツールがあります。 Waterworld の例を見てみましょう。ボートがあり、ボートを作る手段があります。したがって、短期的には、突然変異を引き起こして人口の変化を引き起こすのに十分なほど有益な生存圧力はありません。しかし、長期的には、ボートを修理する方法が不足し始めます。乾燥した土地がなければ、木を切り倒したり、鉱石を採掘したりするのははるかに困難です。この時点で、ボートから長く離れることができる人々の生存は、実際に人口に影響を及ぼし始めるかもしれません。

「不自然な」選択または品種改良の問題もあります。私たちは犬でそれを見ることができます。オオカミは世界中でほとんど同じように見えます。しかし、人間が犬を飼い始めたとき、私たちはどのオスをどのメスと繁殖させるかを選び始めました。したがって、特に小型犬が必要な場合は、最小のオスから最小のメスに繁殖させ、世代ごとにプロセスを継続します。最終的には、その機能を選択しているため、おもちゃの犬になります。 (このプロセスの魅力的なバージョンは、1800年代に、より多くの肉を使って羊や牛を作るために使用されました。)

しかし、進化の最も紛らわしい側面の1つは、まったく新しい器官(鰓)をどこからともなく進化させることができるという考えです。突然変異が行うことは、それらがすでに存在するものの青写真を変更することです。たとえば、わずかに高い肺活量が可能になり、人々がより長く息を止めることができるようになる可能性があります。時間が経つにつれて、これが十分に有益である場合、それは広がり、おそらくそれ自体をさらに増やすでしょう。しかし、進化はランダムです。しかし、進化はゼロから始めることはできません。発生する可能性があるのは、現在の青写真を調整できることだけです。したがって、肺活量で遊び始めることはできますが、私たちの遺伝子は、完全に機能するものを最初からランダムに作成することはできません。新しい臓器が進化するためには、息を止めて広がることができるなどの小さな変化よりもはるかに長い時間がかかります。

自然進化で重要なのは、その突然変異から子孫を生み出す可能性が高いかどうかだけです。はいの場合、突然変異が選択されます。いいえの場合、それは反対に選択されます。しかし、ほとんどの突然変異は効果がありません。 (突然変異により、たとえば、頬だけでなく肘にもディンプルが現れることがあります。)これは生存の観点からはまったく役に立たない突然変異です。しかし、たまたま偶然に受け継がれてしまうかもしれません。 (私たちのひじくぼの人にもたくさんの子供がいる可能性があります。)これは通常起こる進化です。突然変異が有害でない場合、それはそうでないのと同じように受け継がれる可能性があります。

これが、より極端な動物の品種の多くで、選択された特性とともに受け継がれる傾向がある他の要因がある理由です。 (たとえば、スピードを重視して飼育されたサラブレッドの馬は、心臓のサイズが小さいことや肺からの出血など、多くの問題を抱えている傾向があります。)

考慮すべき最後の要素は、サイエンスフィクションの定番である遺伝子工学です。ここで、DNA配列を取得してXフィーチャーを成長させ、それをクリーチャーYのDNAに配置します。または、私たちが生物のDNAに入り、気に入らない部分を切り取るところ。これは現在、多くの分野で行われています。最も一般的なのは、トマトやタバコなどの作物で行われている作業です。 (遺伝子組み換え食品を検索して、このトピックに関するさまざまな議論のサンプルを確認してください。)

Waterworld がいつ行われるかによって、次のようになります。ケビン・コスナーのキャラクターのえらの最も可能性の高い起源への私の投票。これは理論的には1世代で発生する可能性がありますが、遺伝子が適切に発現されなかったり、正しく機能しなかったり、他のシステムに問題が発生したりする試みが何度も行われる可能性があります。 (鰓は彼の首にあり、脳につながる血管のような他のものですでにぎっしり詰まっていると思います-鰓がそれらを妨害した場合、改造された赤ちゃんは生き残れません。)

素晴らしい!すべての水を正当化する理由はありますか? :)
いいえ。基本以外は研究をしませんでした。 (http://tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/DidNotDoTheResearch):-)
素晴らしい答え、マーサF。
遺伝子工学(例えば、地球規模の洪水の「始まり」から始まった)は良い説明です!実は、この映画を見たとき、「彼はえらを持っている」シーンで、私の見方がかなり跳ね上がった。これを映画に含める必要はまったくありませんでした。氷冠が溶けて背景の話はどういうわけか信じられますが、これは... :-(
+1信じられないほど素晴らしく、理にかなった答え!
有害な突然変異の場合は+1。ランダムな遺伝子変異は、鰓よりも肺がんにつながる可能性が高くなります。
小さな氷の隕石の弾幕とエリートのための冒涜的な人間のgentech実験がうまくいくかもしれません。
#2
+9
DampeS8N
2011-01-15 11:44:40 UTC
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進化は面白いことです。あなたはそれを魔法に頼むことはできません。本当の答えは、人間の肺はおそらく鰓に変わることはないだろうということです。結局のところ、すべての海の哺乳類を見てください。鰓を支持して肺を失った人は一人もいません。肺の方が優れています。

肺活量の増加と、血液がより多くの酸素を運ぶ能力が見られます。そして、この種の変更は、適切に選択された場合、非常に迅速に発生する可能性があります。しかし、この能力を獲得したのは海に面した人々だったでしょう。幸運にも地球上に残っている1つの陸地を見つけることができた人々のグループではありません。

上記のような変化は、500年後に人間を簡単に水生生物にすることができます。これはおよそ25世代です。それは確かに水かきのある足と手にとって十分な長さであり、少なくとも2倍の肺活量、そしておそらくより広い血管と血液量の増加にとって十分な長さですが、その血液の貯蔵容量の増加ではありません。

これらが本当に人間の生存機能であるという条件で。これは基本的に彼らがフルタイムで水中に住むことを必要とし、そしてそれはおそらく適応のような他の多くのイルカと一緒に来るでしょう。

それらは確かに環境を考えると生存機能のように見えるでしょう。
生物が進化する速度は、生物がどれほどひどく進化する必要があるかに大きく依存します。惑星全体が水に覆われていると、生き残るのに適していないものはすぐに死んでしまうので、速い突然変異を引き起こすのに十分な大きさの衝動のようです。
@13Tazer31:生物は、必要なために進化するだけではありません。環境の変化は突然変異を引き起こしません、それはちょうど有用な方法で突然変異したそれらの有機体の生存を引き起こします。水に覆われている惑星は、人間の鰓の進化を引き起こしません。種は、そのような壊滅的な出来事の後にちょうど死ぬ可能性がはるかに高いです。
@Bill進化する必要があるので、進化するとは言いませんでした。進化の速度は、環境がどれだけ極端に変化するかに依存すると言いました。もちろん、これには上限があり、変化が極端すぎて種が絶滅します。しかし、変化が非常に極端であるが、すべての人を殺すほど極端ではない場合、生き残ることができるもの(最も有益な突然変異を持つもの)だけが生き残り、繁殖するため、より適切でない生き残りとは対照的に、より速い進化を引き起こしますと同様に再現します。
@13Tazer31:「速い突然変異を引き起こす衝動...」とあなたが言ったとき、私はあなたを誤解しました。私のポイントは、突然変異が起こるかどうかはランダムであり、環境の条件ではないということでした。あなたの要点が「**速い**突然変異を引き起こす」であるならば、それはあなたが言っていることの私の理解を変えます。
申し訳ありませんが、私の言葉の選択は最善ではなかったかもしれません。あなたは間違いなくランダムに発生する突然変異について正しいです。
私が言及したことは、突然変異さえ必要としないかもしれません。私は、どの遺伝子が肺のサイズを大きくしたり、血管を大きくしたりするのかについての専門家ではありません。
#3
+4
PearsonArtPhoto
2011-01-15 11:01:58 UTC
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Ringworldはそれをほぼ正しく理解したと思います。中程度の変化で約25万年ですが、長い間鰓のようなものはありませんでした...

#4
+4
user48
2011-01-15 20:46:53 UTC
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@ DampeS8Nに同意します。クジラ類(クジラ、イルカなど)について考えてみてください。5000万年の水生生物への進化であり、通常の肺を使って大気を呼吸しています。

クジラ類は、かなり良い水生生物になるために約10〜20Myを必要としました。もちろん、進化の速度は非常に多様であり、特に表現型のみを見ると、これは水生人間にとって非常に合理的な近似です。

#5
+3
Dr G
2011-01-15 18:36:21 UTC
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哺乳類の種分化に関する確かな理論はないと思います。この分野に精通している人々からのアドバイスをお願いします。

SFについては、グレッグベアのダーウィンのラジオダーウィンの子供たち aが好きです。 >これは、人類の進化、より具体的には種分化についてのハードSFです。それらの本では、進化的ジャンプ理論に従って、種分化は突然です。

種分化は別の質問であり、命名法によって異なります。 (種分化とは、何かが別の種になるのに十分なほど進化したときです。)進化のジャンプ理論は断続平衡説と呼ばれ、変化を起こすのに十分な環境圧力がある場合、進化は比較的速く機能するという考えに基づいていますが、それ以外の場合。 、突然変異は全体として人口を変えるのに十分な利益を提供しないので、物事は等しくなる傾向があります。
#6
+3
JDMyers
2012-06-22 02:30:13 UTC
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進化論を信じるなら、鰓は新しい形質ではなく、ランダムな突然変異や何らかの外力によって再出現する劣性形質です。

私は間違っているかもしれませんが、私は医者ではありません。または遺伝学者ですが、人間の妊娠過程のある時点で、私たち(人間)は実際に妊娠が進むにつれて肺に変換/進化する鰓を持っていることを読んだことを覚えています。

私たちはまた行くことができます少し話題から外れて、液体を呼吸している人間について話し合ってください。私たちは皆、アビスを見たことがあると確信しています。その映画では、エド・ハリスは酸素飽和液体を使用して彼が深いところまで降下できるようにするダイビングスーツを着ています。現時点では市販のスーツはありませんが、存在しても驚かないでしょう。ダイビングスーツはないかもしれませんが、この技術は火傷の犠牲者と、肺がまだ大気中の酸素を処理できない未熟児を対象にテストされています。

#7
+2
AncientSwordRage
2012-06-22 00:34:38 UTC
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鰓の成長が、 hox遺伝子と呼ばれる特定の制御遺伝子によってオンまたはオフに切り替えられただけの場合、人間の胎児には右の裂け目があり、鰓に発達するのではなく、鰓が成長する可能性があります。あご。ホメオティック遺伝子がオンになるものがなくなったため、人間が変形したことを意味するかもしれません。

しかし、鰓が分岐進化によって再進化する可能性はほとんどありませんが、他のメカニズムはもっと彼らがまだイルカにいないことを考えると、おそらく私は想像するでしょう。そのため、これが起こらないのはかなり安全な賭けだと思います。

つまり、どの特性どの遺伝子に応じて、関与している突然変異は、「数世代」または数十万世代にわたって発生する可能性があります!

#8
-1
scope_creep
2011-01-18 06:26:50 UTC
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数年前にニューサイエンティストの記事を読んだことを覚えています。彼らは、人類学者と生物学者がどのように目が10万世代未満で進化した可能性があると考えたかについて論じた記事であり、それは科学的研究でした。科学の土地での世代は30年です。

つまり、目の指標として300、000年を使用する場合、種が鰓を成長させてより良い食物を得て、より良いハンターになることを可能にするように設計された進化は、鰓なのでもっと時間がかかると思いますあなたの首にあります。それは独立した進化の利点であり、目よりも複雑ではありませんが、それでも首の新しい器官であるため、鰓は目よりもはるかに複雑ではないため、同様の、わずかに少ない、または人々が多くを費やすためにわずかに長くかかります進化を起こさせるために、水中での時間の。

したがって、そのメトリックを使用すると、25万年から50万年の間のどこかで、それ以上はかかりません。

@ mbq、5000万匹と鰓を育てていない鯨類に関して、鯨類が何らかの鰓システムを開発しなかった理由は、酸素の量に関係していると思います。彼らは膨大な量を必要とします、イルカでさえ10フィート以上で、私たちよりもはるかに大きく、そして彼らが温血動物であるという事実に関連しています。それらは大量の酸素を必要としますが、それは海水から、したがって表面呼吸から、最大の鰓では決して回収できないでしょう。もっともらしいかどうかはわかりませんが、イルカの約1/4の大きさです。...

私がそれを読めば読むほど、目は別として、間違っている可能性があります。小さなクジラほどの大きさのジンベイザメを手に入れ、えらを通して呼吸します。ですから、それは生命の木の別の枝だと思います。哺乳類は木の上の方にいるので、彼らは進化しなければならないでしょう。
* Wince。*いいえ-「生命の木」は比喩です。進化には「より高い」ものはありません。何が起こるかというと、進化はランダムに変化を起こします。動作するものはすべて保持されます。したがって、1つのグループが鰓を進化させ、それらが機能する場合、それらは固執します。別のグループは肺を進化させ、それらは機能するので、彼らは固執します。どちらもより高くも進化もしていません。それはすべて最初の解決策であり、必ずしも「最良の」解決策ではありません。進化論は、物事を行うためのより良い方法があるかどうかを気にしません-これが十分に機能する場合に限ります。
えーと... 10万×30は300万年です。


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