Az evolúció fényében Szathmáry Eörs Collegium Budapest ELTE.

Az előadások a következő témára: "Az evolúció fényében Szathmáry Eörs Collegium Budapest ELTE."— Előadás másolata:

1 Az evolúció fényében Szathmáry Eörs Collegium Budapest ELTE

2 Theodosius Dobzhansky (1900-75)
„A biológiában minden csak az evolúció fényében nyer értelmet” Mi? Hogyan? Miért?

3 Az evolúció egységei Vannak olyan öröklődő bélyegek, melyek a termékenységre és/vagy a túlélőképességre hatnak sokszorozódás öröklődés változékonyság

4 John Maynard Smith (1920-2004) Eaton Tanára J.B.S. Haldane
Repülőgépmérnök Szekvencia-tér A szexuális szaporodás evolúciója Játékelmélet Állati jelzések Balsan, Kyoto és Crafoord díjak

5 A nagy átmenetek (1995) * * * * * Ezek az átmenetek „nehezek”

6 Egy átmenet nehézsége Szelekció által limitált (különleges környezet)
Az első előnye Variáció által limitált: kis valószínűségű genetikai változatok sorozatának rögzülése (a genetikai kód, vagy az eukarióta nukleocitoplazma eredete)

7 A nehéz átmenetek „egyszeriek”
Operatív definíció: pl. minden genetikai kóddal rendelkező organizmusnak közös őse van Ezek az egyszeri átmenetek általában visszafordíthatatlanok (nincs olyan sejt, amelyik másodlagosan elvesztette volna a genetikai kódot, vagy az eukarióta állapotot)

8 A replikáció eredete? Kémiai szempontból mindig autokatalízist igényel
A legegyszerűbb forma: A + X  2 A + Y A biológia számára kiemelt jelentőségű Sokkal általánosabb, mint a DNS-replikáció

9 A formóz ‘reakció’ formaldehid autokatalízis glikolaldehid
Butlerow, 1861

10 Replikáció a formóz reakcióban
Nem-információs replikáció Autokatalízis – IGEN Öröklődés – NEM Jó az anyagcseréhez Nem jó genetikai célokra

11 A fordított citrát-kör korai eredete?
Günter Wächtershäuser (1990) CO2-fixálás pirit-felszíneken, a mélytengeri hévforrásoknál Nincs rá bizonyíték

12 Az élet keletkezésének a fő problémája a metabolitok kellő kanalizásása a lehetséges reakciók terében Az enzimek a fontos reakciókat a kellemetlen reakciókhoz képest gyorsítják A spontán mellékreakciók száma rendkívül nagy A fenntartás, nemcsak a szaporodás, feltétele az autokatalízis dx/ dt = k x – d x = 0

13 Minden, a mellékreakciókat elhanyagoló „hálózati” modell bűnösen csökött
Pl. a Kauffman által javasolt fehérje-hálózatok A modellekben általában azt feltételezik, hogy a lehetséges reakciók vagy előnyösek, vagy semlegesek Egy kémiai „kanyonból” jött ki az élet?

14 A kémiai evolúció az élet kialakulása és a kátrány képződése közötti verseny volt
Kémiai hálózatok Kátrány Élet A bolygók hanyad részén lenne végül csak kátrány?

15 Egy másik mechanizmus: von Kiedrowski’ replikátorai

16 1986: az első mesterséges replikátor
És mi van, ha hosszabb?

17 Kísérlet és elmélet nemes versenye

18 Esetleg hőmérsékleti oszcillációval?

19 A spontán hosszabbodás gátolja a replikációt!

20 A replikátorok egy osztályozása
Korlátos öröklődés Korlátlan öröklődés Holisztikus formose Moduláris Von Kiedrowski gének Korlátos (egyedek száma) > (típusok száma) Korlátéan (# egyedek) << (# típusok)

21 Eigen paradoxona (1971) A korai replikáció nagyon hibás volt
A hibaküszöb miatt a nukleotidok száma <100 Ebből nem lehet több gént csinálni Egymáshoz nem kapcsolt gének versengenek egymással A genom összeomlik Mi a feloldás?

22 A hibák halmozódása x + y = 1

23 A molekuláris hiperciklus (Eigen, 1971)
autokatalízis heterokatalitikus segítség

24 Paraziták a hiperciklusban (JMS)
rövidzárlat parazita

25 Nature 420, (2002). Replikáz RNS Más RNS

26 A hatékonyság növekedése
Cél-hatékonyság: mennyire fogadja el a segítséget Replikáz hatékonyság: mennyire ad segítséget Másolási hűség Antagonisztikus sajátságok

27 Az evolválódó populáció
Hibaráta Replikáz aktivitás A molekulák a szomszédokkal hatnak kölcsön Korlátozott diffúzió a felszínen

28 Azonos csónakban: a sztochasztikus korrektor modell
Szathmáry, E. & Demeter L. (1987) Group selection of early replicators and the origin of life. J. theor Biol. 128, Grey, D., Hutson, V. & Szathmáry, E. (1995) A re-examination of the stochastic corrector model. Proc. R. Soc. Lond. B 262,

29 Egy társadalmi hasonlat…
Elliot Aronson tanít tanítási kísérlete Heterogén összetételű csoportok a diákokból Véletlenszerűen választott diák teljesítményének jutalmát kapja mindenki a csoportban

30 Egyetemi tanáraim Gánti Tibor Koch Sándor Vida Gábor Juhász-Nagy Pál
Károlyházy Frigyes Zboray Géza

31 Az „egészen nagy” munkatársak
Günter von Kiedrowski John Maynard Smith Lewis Wolpert

32 Az ECAgents csoport Zachár István Ittzés Péter Orbán Gergő Fedor Anna
Huszár Ferenc Lengyel Máté

33 Az ESA csoport Pócs Tamás Gánti Tibor Kereszturi Ákos Bérczi Szaniszló
Horváth András Sik András

34 Mindenfelől… Mauro Santos Czárán Tamás Papp Balázs Eva Jablonka
Scheuring István

35 Mindenfelől... Tim Lenton Gulyás Balázs Papp Balázs Elias Zintzaras
Pongor Sándor Pál Csaba

36 Mindenfelől… Kun Ádám Jordán Ferenc

37 A családi „sponsorok” Szathmáryné Nagy Katalin Szathmáry Zsolt

38 Az evolúció egy kis lépése…
Az evolúcióbiológushoz is sok türelem kell…