Original resume |
Japanese resume |
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0. Prologue:
- Human brain were specifically designed to misunderstand Darwinism,
and to find it hard to believe.
- We are equipped to appreciate processes that take seconds, minutes,
years or, at most, decades to complete. Darwinism is a theory of
cumulative processes so slow that they take between thousands and
millions of decades to complete.
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0.
序:
- 人類の脳は、特にダーウィニズムを誤解しやすくできていて、容易には信じることができない。
- 我々は、秒か分か年か、せいぜい何十年かの単位で完了する過程を理解するようにできている。ダーウィニズムは、完了するまで何千年か何千万年かかかるようなゆっくりとした過程の累積プロセスの理論である。
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>Top 1. Explaining the very improbable:
- Complexity of design:
We animals are the most complicated things in the known universe. There may be yet more complicated objects than us on other planets.
- Complicated things deserve a very special kind of explanation. We want to know how they came into existence and why they are so complicated.
- The difference is one of complexity of design. Biology is the study of complicated things that give the appearance of having been design for a purpose.
- Were we designed on a drawing board too, and were our parts assembled by a skilled engineer? The answer is no. It is a surprising answer.
- Blind watchmaker:
- Natural selection, the blind, unconscious, automatic process which Darwin discovered, and which we now know is the explanation for the existence and apparently purposeful form of all life, has no purpose in mind. It has no mind and no mind's eye. It does not plan for the future. It has no vision, no foresight, no sight al all. If it can be said to play the role of watchmaker in nature, it is the blind watchmaker.
- Heterogeneity: What is a complex thing?
- A car is heterogeneous; unlike a blancmange, almost any portion of the car is different from other portions. Such heterogeneity or many-partedness may be a necessary condition, but it is not sufficient. Mont Blanc, for instance, consists of many different kinds of rock.
- The minimum requirement for us to recognize an object as an animal or plant is that it should succeed in making a living of some sort. It is true that there are quite a number of ways of making a living - flying, swimming, swinging through the trees, and so on.
- You may throw cells together at random, over and over again for a billion years, and not once will you get a conglomeration that flies or swims or burrow or runs.
- Left to itself - the body tends to revert to a state of equilibrium with its environment. If you measure some quantity such as the temperature, the acidity, the water content or the electrical potential in a living body, you will typically find that it is markedly different from the corresponding measure in the surroundings.
- Resisting physical forces:
- If living things didn't work actively to prevent it, they would eventually merge into their surroundings, and cease to exist as autonomous being. That is what happened when they die.
- if you throw a live bird in the air it will not describe a parabola and come to rest on the ground. It will fly away. The reason is that it has muscles which work to resist gravity and other physical forces bearing upon the whole body.
- Hierarchical reductionism:
- For any given level of complex organization, satisfying explanations may normally be attained if we peel the hierarchy down one or two layers from our starting layer, but not more.
- We concluded that the behavior of a complicated thing should be explained in terms of interactions between its component parts, considered as successive layer of an orderly hierarchy.
- How complicated things come into existence?:
- It could not have come into existence in a single act of chance. We shall explain its coming into existence as a consequence of gradual, cumulative, step-by-step transformations from simpler things, from primordial objects sufficiently simple to have come into being by change.
- The Creator could be infinitely lazy.
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1.
とてもあり得ない出来事:
- デザインの複雑性:
我々動物は既知の宇宙の中でも最も複雑なものである。他の惑星には我々より複雑なものが存在しているかもしれないが。
- 複雑なものは、特別な説明が必要である。それはどのようにして存在するようになったのか、またなぜそんなに複雑なのか。
- そに違いはデザインの複雑さが一つである。生物学は目的があってデザインされたように見える複雑なものを研究する学問である。
- 我々は製図板の上でデザインされ、熟練技師によって組み立てられたのだろうか？それは驚くべきことに答えはノーである
- 盲目の時計職人:
- 自然淘汰は、盲目的で、無意識で、自動的なプロセスであって何の目的もない。それはダーウィンが発見したもので、今や我々はすべての生命が、なぜ目的があるかのように見えて存在しているのかをわかっている。自然淘汰には心も内なる眼もない。将来計画も展望もない。もしそれが自然界の時計職人の役割を演じているとすれば、それは盲目の時計職人なのだ。
- 多様性：複雑なものとは何か
- 自動車は、牛乳ゼリーとは異なり、不均一なものである。つまり自動車は、どの部分も他の部分とは異なっている。このような不均一性や多様な部分を持つことは必要条件だが十分条件ではない。例えば、モンブラン山は多くの異なる岩石から成っている。
- あるものが動物か植物かであると認定する最小条件は、それが何らかの方法で生きることに成功していることである。生きるための方法はいろいろあって、飛んだり、泳いだり、樹木の間を飛び移ったり様々である。
- あなたが十億年もの間、何度も何度も繰り返し細胞をランダムに寄せ集めても、飛んだり、泳いだり、走ったりするような大きな塊は得られない。
- 放っておけば、体というものはその環境と平衡状態に戻る傾向がある。生体の温度、酸性度、水分含量や電位などを測定してみれば、それらが周囲の値と著しく異なることに気付く。
- 物理力への抵抗:
- もし生物が積極的に仕事をして外界と平衡状態になることを防がなければ、結局、その周囲の環境と同化してしまい、自律的な存在であることをやめることになる。生物が死んだときにはそうなるのだ。
- 生きた鳥を空中に放り投げても、放物線を描いて落下はしない。どこかへ飛び去って行く。それは生きた鳥は筋肉をもっており、その体全体にかかる重力など物理力に抵抗できるからである。
- 階層的還元主義:
- 複雑な組織のどのレベルに対しても、その階層を最初の一層まか二層下降して見れば満足の行く説明ができるのが普通で、それ以上の階層を下降する必要はない。人生は余りにも短いのだから。
- 結論としては、複雑なもののふるまいは、秩序だった階層構造のある連続した層と見なせる部分間の相互作用で説明できる。
- 複雑なものの出現:
- 複雑なものは一回の偶然の作用だけでは出現できない。複雑なものは、より単純なものから、つまり偶然によって存在する程度の単純で原始的なものから、漸進的かつ累積的に、一歩一歩段階を踏んで変化してきた結果であると説明できる。
- 創造主は限りなく怠惰である。
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2. Good design:
- Natural selection:
- natural selection is the blind watchmaker, blind because it does not see ahead, does not plan consequences, has no purpose in view. Yet the living results of natural selection overwhelmingly impress us with the appearance of design as if by a master watchmaker.
- Well designed:
- We may say that a living body or organ is well designed if it has attributes that an intelligent and knowledgeable engineer might have built into it in order to achieve some sensible purpose, such as flying swimming, seeing, eating, reproducing, or more generally promoting the survival and replication of the organism's genes.
- Example: Sonar ('radar') in bats:
- Given that there is a living to be made at night, and given that alternative daytime trades are thoroughly occupied, natural selection has favoured bats that make a go of the night-hunting trade.
- It is probable that the nocturnal trades go way back in the ancestry of all us mammals. In the time when the dinasaurs dominated the daytime economy, our mammalian anestors probably only managed to survive at all because they found ways of scraping a living at night.
- Bats have a engineering problem; how to find their way and find their prey in the absence of light.
- A male's tiny pinprick can be seen by a female from some distance on a dark night, since her eyes are exposed directly to the light source itself. Using light to find one's own way around requires vastly more energy, since the eyes have to detect the tiny fration of the light that bounces off each part of the scene.
- All the world now knows that bats had perfected the system tens of millions of years earlier, and their 'rader' achieves feats of detection and navigation that would stike an enignieer dumb with admiration; 'echolocation' to cover both sonar and radar.
- Clincks at a rate of about 10/sec as the bat cruises about on a routine cruising flight. When a little brown bat detects an insect and starts to move in on an interception course, its click rate goes up; 200 pulses/sec.
- There would probably be good economic reasons for not keeping up the maximum pulse rate all the time. It must be costly producing loud ultrasonic pulses, costly in energy, costly in wear and tear on voice and ears, perhaps costly in computer time.
- Intensity of sound:
- The intensity of the sound is distribute and diluted over the whole surface of the sphere. It decreases in proportion to the square of the distance from the sound source, as the wavefront advances and the sphere swells.
- This means taht the sound gets quieter pretty fast, as it travels away from is source.
- By the time the echo reached the bat again, the decay in its intensity is proportinal, not even to the square of that distance, but to the square of the square - the fourth power, of the distance.
- Send/receive switch:
- Bats developed send/receive switching technology long long ago. In bat ears, as in ours, sound is transmitted from the eardrum to the microphoinc, sound-sensitive cells by means of three tiny bones (known as the hammer, the anvil and the stirrup because of their shape). Some bats have well-developmed muscles; to be contracted the bones don't tranmit sound so efficiently.
- FM:
- We can think of radar signals as a series of pulses (so-called carrier frequency); The carrier frequency swoops up or down about an octave. It doesn't matter if the original chirp is still going on when the echo returns. They won't be confused with each other. (Wolf-whistle cries are know as frequency modulated, FM; )
- When an echo from a distant object finally arrives back at the bat, it will be an older echo; it will therefore be of higher pitch.
- Doppler Shift:
- The Doppler Shift occures whenever a source of sound (or light) and a receiver of that sound move relative to one antoher.
- By coparing the pitch of its cry with the pitch of the returning echo, therefore, the bat could, in theory, calculate how fast it was moving towards the tree.
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2. すばらしいデザイン:
- 自然淘汰:
- 自然淘汰は盲目の時計職人である。盲目とは見通しが立たず、結果についての目論みがなく、目指すべき目的もないからである。しかし自然淘汰の結果は、あたかも熟練の時計職人がデザインしたかのような印象を与える。
- うまい設計:
- 生き物の体や器官には、知的で博識の技術者が、泳ぐ、見る、繁殖する、あるいは一般的には生き抜いて遺伝子を複製するためにある意味ある目的を持って作り込んだかのような属性をもつ。
- コウモリのソナー (レーダー):
- 夜に活動する生き物がいて、昼間は他の生物に完全に占拠されていたとすると、自然の選択は、コウモリにとっては夜に狩りをするように働く。
- おそらく夜行性の行動は我々哺乳類の祖先にまで遡る。恐竜が昼間の世界を支配している時代では、哺乳類の祖先はおそらく夜に生計を立てていく方法で生き延びなければならなかった。
- コウモリには工学上の課題があった。光のない所でどうやって獲物を見つけるかということである。
- 雄の小さな光は、雌は暗やみの中でもある距離からは見える。雌の目は直接光源を向いているからである。自分の行く道を光で照らそうとすると莫大なエネルギーが必要となる。目は風景の各部分から反射する微妙な光を感知しなければならないからである。
- すでに皆が知っていることだが、コウモリは何千万年も前からレーダーシステムを完成させてきており、その探知するナビゲーションの技術はエンジニアをうならせるものだった。ソナーとレーダーをカバーするエコーロケーション (反響定位)である。
- コウモリは、通常の巡航の時は毎秒10パルス程度だが、小型褐色コウモリの場合、昆虫を探知し、迎撃コースを取ると、クリック音は毎秒200パルスにも達する。
- いつもこの最高のパルスを出し続けないのはコウモリにとっても経済的な理由があろう。大きな超音波パルスを出すのは、エネルギー的にも、発声と耳の損傷の面、また情報処理の面でもコストが掛かりすぎるのだろう。
- 音の強さ:
- 音の強さは、音の進む球面の膨張によって分散し薄められる。それは音源からの距離の二乗に反比例する。
- このことは、音源から離れれば、音は急速に減衰することを意味している。
- エコーがコウモリまで戻ってくる期間に、音の減衰は、距離の二乗ではなくて、二乗の二乗、即ち四乗に反比例して減衰する。
- 送受信スイッチ:
- コウモリはずっと昔から送受信スイッチの技術を発達させてきた。コウモリの耳は、我々の耳と同様に、音は鼓膜からマイクロフォンである聴覚細胞へと、3つの小さな骨 (その形から槌骨、きぬた骨、あぶみ骨)を経由して伝わる。一部のコウモリは非常に発達した筋肉を持っており、これを収縮させると骨は音を効率的には伝えなくなる。
- FM:
- レーダー信号は、一連のパルスと見成ることができる (パルスはいわば搬送周波数) この搬送周波数は、1オクターブほど急に上昇下降をする。元のチャープ音はエコーが戻ってくる時も続いているが、相互に混乱したりはしない。 (ウルフ・ホイッスルはFMのように変調する。)
- エコーが遠方の物体からコウモリに戻ってくると、それは古いエコーなので、高いピッチの音である。
- ドップラー遷移:
- ドップラー遷移は、音源 (光源であっても)やその受信機の相対的な動きで生じる。
- 出す声のピッチと、対象に反射して戻ってくるピッチとを比較することで、コウモリは、理論的には、その対象の木に対してどの位のスピードで動いているか計算できる。
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>Top 3. Accumulating small change:
- Cumulative selection
- We have seen that living things are too improbable and too beautifully designed to have come into existence by chance. How did they come into existence? The Darwin's answer is by gradual, step-by-step transformations from simple beginnings(=gradual evolutional process).
- Sieve:
- Only objects smaller than the hole can pass through it. Some force shakes and jostles them about at random, after a while the objects above and below the hole will come to be non-randomly sorted.
- Sieving of this order of simplicity is not enough to account for the massive amounts of nonrandom order than we see in living things.
- The essential difference between single-step selection the entities selected or sorted are sorted once and for all. In cumulative selection, on the other hand, they 'reproduce'; or in some other way the results of one sieving process are fed into a subsequent sieving, which is fed into ..., and so on. The entities are subject to selection or sorting over may generations in succession.
- Embryonic development:
- Evolution occurs because, in successive generations, there are slight differences in embryonic development. (mutations)
- Tree-growing procedure:
- The computer starts by drawing a single vertical line. then the line branches two. Then each of the branches splits into two subbranches, and so on.
- The depth of recursion means the number of sub-sub-... branches that are allowed to grow, before the process it brought to a halt.
 Computer biomorphs:
- The biomorphs as female because asexual animals like greenfly are nearly always basically female in form. My mutations are all constrained to occur one at a time. A child differs from its parent at only one of the nine genes; all mutation occurs by +1 or -1 being added to the value of the corresponding parental gene.
- When I wrote the program, I never thought that it would evolve anything more than a variety of tree-like shapes.
- On my wanderings though the backwaters of Biomorph Land, I have encountered fairy shrimps, Aztec temples, Gothic church windows, aboriginal drawings of kangaroos, etc. These shapes are not artists' impressions. They are exactly as the computer drew them when they evolved inside it. We now have a much more realistic model of evolution than the monkeys typing Shakespeare gave us.
- You might think that it would have been easy enough to reconstruct the evolutionary pathway, but it wasn't. The reason is the astronomical number of possible biomorphs that a sufficiently long evolutionary pathway can offer, even when there are only nine genes varying.
- The point of the story is that even though it was I that programmed the computer, telling it in great detail what to do, nevertheless I didn't plan the animals that evolved, and I was totally surprised by them when I first saw their precursors.
- What you are really doing is finding the creature, for it is, in a mathematical sense, already sitting in its own place in the genetic space of Biomorph Land.
- The genetic space:
- The genetic space in which the biomorphs sit is not 2D space!. It isn't even 3D space. It is 9D space!
- The amount of genetic difference between one animal and another, and hence the time taken to evolve, the the difficulty of evolving from one to the other, is measure as the distance in 9D space form one to the other.
- There is another mathematical space filled, not with nine-gened biomorphs but with flesh and blood animals made of billions of cells, each containing tens of thousands of genes. The actual animals that have ever lived on Earth are a tiny subset of the theoretical animals that could exist. These real animals are the products of a very small number of evolutionary trajectories through genetic space. Real animals are dotted around here and there among the hypothetical monsters, each perched in its own unique place in genetic hyperspace. Each real animal is surrounded by a litter cluster of neighbors, most of whom have never existed, but a few of whom are its ancestors, its descendants and its cousins.
- In theory,
- if we were skilled enough at genetic engineering, we could move form any point in animal space to another other point. If only we knew which genes to tinker with, which bits of chromosome to duplicate, invert or delete.
- We might even be able to evolve an exact reconstruction of a dodo by selectively breeding pigeons, though we'd have to live a million years in order to complete the experiment. But when we are prevented form making a journey in reality, the imagination is not a bad substitute. The computer can be a powerful friend to the imagination. Like mathematics, it doesn't only stretch the imagination. It also disciplines and controls it.
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3.
小さな変化の累積:
- 累積的選択
- 生物は、あまりにもあり得ない程、美しくデザインされて偶然に存在しているように見える。彼らはどのようにして存在するようになったのか。ダンーウィンの回答は、最初の簡単な状態から、漸進的に一歩一歩の変移によって達成されたという。 (漸進的な進化プロセス)
- 篩:
- 穴よりも小さなものはそこを通過できる。篩でランダムに揺すると、物体は穴の上下にランダムでない状態で分粒される。
- この単純な篩では、生物の膨大なノンランダムの状態を説明するには不十分である。
- 一度限りの選択と累積的な選択とは全く事情が異なる。後者の場合は、篩にかけられたものが再投入され、再生産される。これを繰り返すのである。物体は、何世代にも亘って選択を受けるのである。
- 発生時の展開:
- 進化は子着る。次ぎの胚の形成の時にほんの少しの変化が生じるのである。 (突然変異)
- 樹木の成長プロセス:
- まずコンピュータで一本の垂直線を描き、その線に２本の枝を分岐させる。 そうしてさらにその枝を２本に分岐させることを繰り返す。
- 反復の深さはサブサブ...の枝の数であり、それが中止されるまで成長する。
- コンピュータ・バイオモルフィー:
- バイオモルフィーは雌である。緑色あぶら虫のように無性動物は基本的には雌である。私の行った突然変異は毎回一度だけ起こる。子供は親と９つの遺伝子の内１つだけ異なるとする。全ての突然変移は、親の遺伝子の値を+1または-1して得られる。
- 私がこのプログラムを書いた時は、樹木の形態の変移以上に進化するとは想像していなかった。
- バイオモルフィー国の水脈をさまよいながら、私はエビ、アステカの寺院、ゴシック教会の窓、アボリジナルの描いたカンガルーなどに出会った。これらの形態は画家の作品ではない。これはコンピュータの中で進化してコンピュータが描いたものである。今や、猿がシェイクスピアの作品をタイプするよりも現実的なモデルを手に入れた。
- 進化の道筋を考えるには、このモデルはまだ簡単すぎると考えるかも知れない。しかしそうではない。たった９つの遺伝子の変化だけのバイオモルフィーでも、十分長い時間をかけれれば、天文学的な数を行うことができるからである。
- この話の本質は、コンピュータがどう動くのかをプログラムしたのは私であるが、動物がどのように進化するのかを計画した訳ではなかった。この進化の前駆体を最初に見つけた時は本当に驚いた。
- 実際に行っていることは、生物を見つけることである。それは数学的に意味で、バイオモルフィー国の遺伝空間の中の場所を占めているのである。
- 遺伝子空間:
- バイオモルフィーの遺伝子空間は２次元でも、３次元でもなく、実は９次元である。
- ある動物と他の動物の間の遺伝子の量的な差異は、時間をかけて進化したものであり、一方から他方へ進化することの難しさは、９次元空間における距離となる。
- 実際には９つの遺伝子ではなく、何万もの遺伝子をもつ生きている動物にとっては別の数学的な空間が存在する。地球上にかつて実存した動物は理論的な動物の小さな部分集合として存在してきた。これらの実在の動物は、遺伝子空間の中の小さな進化の軌跡の投影である。実在の動物は、遺伝子空間の中の仮想的なモンスターの間に点在するに過ぎない。実在の動物は、多くの隣りの動物に囲まれており、その多くは存在せず、ごく一部が祖先、子孫、そして従兄弟である。
- 理論的には
- もし我々が、遺伝子工学を習熟したとすれば、ある動物空間から別の空間への移動が可能になる。遺伝子を操作して、それを複製したり、並び替えたり、削除したりすることになろう。
- 我々は、ハトを交配して、絶滅したドードー鳥を再生できるかもしれないが、それを実現するには、我々は100万年も生きる必要があろう。実際に実現する代わりに創造することはできる。コンピュータは、これらの想像には協力が助けとなる。想像を広げるだけでなく、定義したり、制御したりするも、数学のように可能である。
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>Top 4.
Making tracks through animal spaces:
- It is hard to believe that something like the eye, so complex and well designed could have arisen from small beginnings by a gradual step-by-step changes.
- Q1: Could the human eye have arisen directly from no eye at all, at a single step?
- Q2: Could the human eye have arisen directly from something slightly different from itself, something that we may call X?
- Question 1 is clearly no. if the the answer to Question 2 for any particular degree of different is no, all we have to do is repeat the question for a smaller degree of difference.
- Q3: Is there a continuous series of Xs connecting the modern human eye to a state with no eye at all?
- What we do know is that geological time is awfully long. Just to give you an idea of the order of magnitude we are talking about, the number of generation that separate us from our earliest ancestors is certainly measured in the thousands of millions.
- Q4: Considering each member of the series of hypothetical Xs connecting the human eye to no eye at all, is it plausible that every one of them was made available by random mutation of it predecessors?
- Q5: Considering each member of the series of X connecting the human eye to no eye at all, is it plausible that every one of them worked sufficiently well that it assisted the survival and reproduction of the animals concerned?
- In a primitive world where some creatures had no eyes at all and others had lensless eyes, the ones with lensless eyes would have all sorts of advantages.
- Vision that is 5% as good as yours or mine is very much worth having in comparison with no vision al all.
- Darwin wrote in The Origin of Species:
- If it could be demonstrated that any complex organ existed which could not possible have been formed by numerous, successive, slight modifications, my theory would absolutely break down.
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4. 動物空間を駆け抜ける:
- 目のような複雑でよく設計されたものが、ステップ毎の序所の変化で最初から出来上がったとは信じがたい。そこで質問。
- 質問 Q1: 人間の目は、全く目のない状態から、一度の変化で発生したのか？
- 質問Q2: 人間の目は、それとほんの少し異なるXという状態から発生したものか？
- Q1は明らかにNoである。Q2の答えが、ある特別な段階を指すとすればNoであるが、差異をもっと小さくするのであればそれを繰り替えることが考えられる。
- Q3: 現在の人間の目から全く目を持たない状態までをつなぐ連続したXシリーズが存在するか。
- 我々は、地質学的な時間は大変長いことを知っている。今問題にしているのは、段階の大きさである。我々の初期の先祖から積み重ねてきた世代数は、数十億世代にのぼる。
- Q4: 全く目を持たない世代をつなぐXシリーズの種を考えると、その一つ一つは祖先からランダムな突然変異によって可能になったのだろうか？
- Q5: Xシリーズのそれぞれの段階では、その動物の生存や再生産がうまく機能したのだろうか？
- 全く目を持たない動物と、レンズのない目をもつ動物がいる原始的な世界では、後者がすべての点で有利だったのであろうか
- 我々の視力の5%だけでもあれば、全くないより遙かに有用である。
- ダーウィンは種の起源で以下のように述べている。
- 如何なる現存の複雑な器官も、数多くの世代を重ねた少しづつの変異によって形成されなかったとすれば、私の理論は完全に覆されるのだ。
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>Top
5. The power and the archives:
- It raining DNA outside. What was special about living things as opposed to nonliving thing, he would have told you about a special substance called protoplasm.
- What lies at the heart of every living thing is not a fire, not warm breath, no a spark of life. It is information, words, instructions.
- The basic requirement for an advanced information technology is some kind of storage medium with a large number of memory locations.
- The information technology of the genes is digital. This fact was discovered by Gregor Mendel in 19C.
- We receive our inheritance in discrete particles. as far as each particle is concerned, we either inherit it or we don't. They don't blend but remain discrete and separate as they shuffle and reshuffle their way down the generations.
- Digital locations have only two states, conventionally represented as 0 and 1, high and low, on and off, or up and down.
- DNA and RNA are chains of small molecules called nucleotides; both are heterogeneous chains, with four different kinds of nucleotides.
- There are very little difference, in principle, between a two-state binary information technology like ours, and a four-state information technology like that of the living cell.
- There is enough information capacity in a single human cell to store the Encyclopedia Britannic, all 30 volumes of it, three to four times over.
- Amazingly, only about 1% of the genetic information in human cells seems to be actually used.
- DNA is ROM:
It can be read million of times over, but only written to once - when it is first assembled at the birth of the cell in which it resides.
- The DNA is burned in, and is never altered during that individual's lifetime, except by very rare random deterioration.
- It is copied into all his cells, except his reproductive cells, into which a random half of his DNA is copied.
- Vertical and Horizontal transmission:
There is a fundamental distinction between these two routes of transmission of the DNA information, vertical and horizontal transmission: (Reproduction and development)
- The information is transmitted vertically to other DNA in cells that make sperms or eggs: vertically transmitted to the next generation. It is potentially immortal. The succession of cells along which archival DNA travels is called the germ line
DNA is also transmitted horizontally; to DNA in non-germ-line cells such as liver cells or skin cells; within such cells to RNA, thence to protein and various effect on embryonic development and therefor on adult form and behavior.
- Rival DNA:
Natural selection is all about the differential success of rival DNA in getting itself transmitted vertically in the species archives.
- Rival DNA means alternative contents of particular addresses in the chromosomes of the species. Some genes are more successful than rival genes at remaining in the archives.
- DNA's performance as an archival medium is spectacular.
- In its capacity to preserve a message it far outdoes tables of stone.
- Cows and pea plants have an almost identical gene called the histone H4 gene; the DNA text is 306 characters long. Cows and peas differ from each other in only two characters out of these 306. The remote ancestor has preserved 305 out of the 306 characters. (It could be that one lineage has preserved all 306 of them and the other has preserved 304.)
- Letters carved on gravestones become unreadable in mere hundreds of years.
- Mutation rate:
Evolution by natural selection could not be faster than the mutation rate, for mutation is, ultimately, the only way in which new variation enters the species.
- All that natural selection can do is accept certain new variations, and reject others. The mutation rate is bound to place an upper limit on the rate at which evolution can proceed.
- As a matter of act, most of natural selection is concerned with preventing evolutionary change rather than with driving it. This doesn't mean that natural selection is a purely destructive process. It can construct too.
- There is a constant flux, a turnover of letters in the message. About 5,000 DNA letters degenerate per day in every human cell, and are immediately replaced by repair mechanisms.
- It is mainly proofreading that is responsible for DNA's remarkable accuracy and fidelity of information storage.
- A temporary vehicle:
DNA molecules are capable of packing an immense amount of precise, digital information into a very small space, with astonishingly few errors, but still some errors for a very long time.
- Living organisms exist for the benefit of DNA rather than the other way around.
- The lifetime of DNA message are measured in units ranging from millions of years to hundred of millions of years; or, ranging from 10,000 individual lifetimes to a trillion individual lifetimes.
- Each individual organism should be seen as a temporary vehicle, in which DNA message spend a tiny fraction of their geological lifetimes.
- Dewdrops and rocks:
DNA molecules, as physical entities, are like dewdrops. Under the right condition they come into existence at a greet rate, but all will be destroyed within a few months.
But the patters that they bear in their sequences are as durable as the hardest rocks.
- Dewdrops come into existence by spontaneous generation, DNA message by replication.
- DNA messages have a different kind of durability from that of rocks, and a different kind of generatability from that of dewdrops.
- Stickiness of the old mould:
Suppose that in our population of replications, some varieties happen to be more sticky than others.
- A very sticky variety clings to each new copy for an average time of more that an hour before it finally breaks free and the process can begin again.
- A less-sticky variety lets go of each new copy within a split second of its formation.
- Which of these two varieties will come to predominate in the population of replications?
- RNA:
RNA is capable of being replicated in a similar way to DNA.
- The business part of the virus is an RNA plan.
Superficially it is indistinguishable from any of the other RNA working blueprints that are floating around, after being run off the bacterium's DNA master.
- The factory is hijacked by these self-interested blueprints. If you fill your factory with machines so sophisticate that they can make anything that any blueprint tells them to make.
- DNA replication:
- Differences in eyes, skins, bones, instincts, et. are caused by differences in DNA. They exert an influence over the replication of the DNA that caused them, in that they affect the survival and reproduction of their bodies - which contain that same DNA, and whose fate is therefore shared by the DNA.
- DNA can be said to exert power over its own future, and bodies and their organs and behavior patters an the instruments of that power.
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5.
パワーとアーカイブ:
- 外にはDNAの雨が降っている。生命と非生命とで、何が違うと問われれば、原形質という物質があることと答えるかもしれない。
- 全ての生物の中核にあるものは、炎でも、熱い息吹でも、生気でもない。それは情報であり、言葉であり、指令である。
- 先進的な情報技術の基本要件は、大量の記憶領域をもつある種の記憶媒体である。
- 遺伝子の情報技術はデジタルである。このことは19Cに初めてメンデルによって発見された。
- 我々は遺伝情報を離散的な粒子として、その粒子を受領するかしないかというように受け取る。遺伝情報は混合せず、世代を超えても個別的、独立的ｄである。
- デジタルとは２つの状態、便宜的には0と1、高と低、オンとオフ、あるいは上と下というような状態を取る。
- DNAもRNAも、核酸と呼ばれる小さな分子の鎖から成る。
- ２つの状態の二進法と、生命の４つの状態の情報技術の間には、本質的な違いはほとんどない。
- 人間の１つの細胞には、ブリタニカ大百科事典30巻を3-4回記憶する容量がある。
- 人間の遺伝情報の約1%しか実際には使われていないことは驚嘆に値する。
- DNAはROMである。何百万回も読み出されるが、只一度、自分の宿る細胞の誕生の時だけである。
- DNAは焼き付けられていて、非常に稀な劣化する場合を除いて、個体の生涯を通じて変わることはない。
- それは全ての細胞にコピーされる。但し、生殖細胞だけは、半数のDNAがランダムにコピーされる。
- 垂直伝達と水平伝達:
DNA情報には２つの伝達経路、即ち垂直伝達と水平伝達とがある。 (繁殖と成長)
- 垂直的とは次世代に伝達されることである。それは基本的に不死である。アーカイブであるDNAが伝える一連の細胞群は生殖系列と呼ばれる。
- DNAはまた水平的に、非生殖系列の細胞である幹細胞や皮膚細胞などに伝達され、そこでRNAからタンパク質に転写され、胚の発生に様々な効果を及ぼし、成体の形態や行動に影響する。
- ライバルDNA:
自然淘汰とは、種のアーカイブ中に自身を垂直に伝達させる上でのライバルDNAに差があることをいう。
- ライバルDNAとは、その種の染色体の特定の一における別の選択肢を意味している。一部の遺伝子は、ライバル遺伝子よりもアーカイブ中に残ることに成功しているものがある。
- アーカイブの媒体としてのDNAの性能は目覚ましい。
- メッセージを保存する点では石碑を遙かに凌いでいる。
- 牛とエンドウ豆は、ヒストンH4というほとんど同じ遺伝子を共有している。この遺伝子は306文字の長さがある。牛とエンドウ豆ではこの306文字の内、僅か２文字しか違わない。遙か昔の祖先が、306文字の内の305文字を保存してきたのだ。 (片方の系統が306文字を保存し、もう一方が304文字を保存してきたのかも知れない。)
- 墓石に刻まれた文字も数百年も経つと読めなくなる。
- 突然変異率:
自然淘汰による進化は、突然変異率より速くはなれない。突然変異とは、結局、種に新たな変異をもたらす唯一の方法だからである。
- 自然淘汰にできることは、新たな変異の内、あるものを受け入れ、他を拒絶することだけである。突然変異率は、進化の進行速度の上限に当たる。
- 実際には、自然淘汰のほとんどは、進化的な変化を促進するよりもむしろ抑制することにある。これは自然淘汰は、純粋に破壊的な過程というのではなく、建設的なことも可能なのである。
- メッセージの文字には恒常的な流動性、つまり入れ換えがある。人の細胞は、一日に約5000ものDNA文字が変質し、それらは即座に修復機構によって取り除かれる。
- 校正する機構が、DNAの驚くような正確性と信頼性を担っている。
- 一時的な乗り物:
DNA分子は、莫大な量の正確なデジタル情報を小さな空間に閉じ込めることができ、驚くほど正確に、しかし長い間には少しばかりのエラーを起こす。
- 生命はDNAのために存在しているのであって、その逆ではない。
- DNAの寿命は数百万年から数億年もあり、それは1万から1兆の個体の寿命に匹敵する。
- 個々の生物は、DNAのメッセージが地質学的な時間の中でほんの短い間を過ごす一時的な乗り物に過ぎない。
- 露と岩:
DNA分子は、物理的な実態としては、露に似ている。ある条件の下では、DNAは大変な速度で生成さえるが、すべては数ヶ月で破壊される。しかしDNA分子の配列のパターンは、最も堅い岩と同じくらい長持ちする。
- 露は、自然発生によって偶然に生まれるが、DNA情報は複製によって生成される。
- DNA情報はの岩とは異なる堅牢性があり、まｒた露とは異なる生成可能性を有する。
- 古い鋳型に対する粘着性:
複製を行う場合、鋳型に対する粘着度でばらつきがあると仮定しよう。
- 新しいコピーを作るのに強い粘着性のものは、次ぎのプロセスが始まるまで、平均して１時間かかるとする。
- 弱い粘着性のものは、新たなコピーを作るのに一瞬で離れてしまうとする。
- これらの内どちらが、個体を複製する上で有利であろうか？
- RNA:
RNAは、DNAと同じ方法で複製する能力がある。
- ウィルスの機能はRNAの設計図にある。細菌のDNA原本から刷り出されて、辺りを漂っているRNAの設計図の、見かけ上は区別はつかない。
- 工場がわがままな設計図に乗っ取られる。もしあなたの工場が、設計図通りに何でも作れる精巧な機械が並んでいるとする。
- DNAの複製:
- 目、皮膚、骨、本能などの違いはDNAの違いによって引き起こされる。DNAは、その複製を通じて、体の生存や繁殖に関わり、それらもまた同じDNAを共有するというやり方で影響力を行使する。
- DNAは、それ自身の未来に亘ってパワーを発揮し、身体はその器官、行動パターンはそのパワーを発揮するための道具となる。
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>Top 6. Origins and miracles:
- Miracle:
We commonly call miracles are not supernatural, but are part of a spectrum of more-or-less improbable natural events.
- A miracle, if it occurs at all, is a tremendous stroke of luck. Events don't fall neatly into natural events versus miracles.
- The question is, how much?
- Cumulative selection:
It
is the key to all our modern explanations of life.
- The vital first step is difficult one, because, there lies what seems to be a paradox.
- A Xerox machine is capable of coping its own blueprints, but it is not capable of springing spontaneously existence.
- The theory of the blind watchmaker is extremely powerful given that we are allowed to assume replication and hence cumulative election.
- Cumulative selection can manufacture complexity while single-step selection cannot. But cumulative selection cannot work unless there is some minimal machinery of replication and replicator power.
- A Supernatural Designer?
- Some people see it a the ultimate proof that here must originally have been a designer, not a blind watchmaker but a far-sighted supernatural watchmaker.
- This is a transparently feeble argument, indeed it is obviously self-defeating.
- To explain the origin of the DNA/protein machine by invoking a supernatural Designer is to explain precisely nothing, for it leaves unexplained the origin of the Designer.
- Something like 'God was always there': You might as well just say 'DNA was always there', or 'Life was always there', and be done with it.
- how much luck we are allowed to postulate?
- Our planet is the only one that has life, or whether life abounds all around the universe. The only thing we know for certain is that life has arisen once, here on this very planet.
- That kind of statistical argument, that there must be life elsewhere in the universe because there is life here, builds in, as an assumption, what it is setting out to prove.
- This doesn't mean that the conclusion that life exists all around the universe is necessarily wrong. It is just an assumption.
- SGP (Spontaneous Generation Probability):
- We have to have some independent arguments about how easy or difficult it is for life to originate on a planet.
- Suppose that out best guess of the SGP is one in a billion.
- If there are 100 billion billion planets, this is 100 billion times greater than even the very low SGP that we postulated.
- The fossil history of earth suggests that we have about a billion years (say aeon) to play with; elapsed between the origin of the earth (4.5B ago) and the ear of the first fossil organism. There are probably more than a billion billion available planets in the universe. A miracle is translated into practical politics by a multiplication sum.
- Evolution of intelligence:
- Once life (i.e. replicators and cumulative selection) originates at all, it always advances to the point where its creatures evolve enough intelligence to speculate about their origins.
- If we use up almost all our ration of luck in our theory of how life gets started on a planet in the first place, then we are allowed to postulate very little more luck in subsequent parts of our theory, in, say, the cumulative evolution of brains and intelligence.
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6. 起源と奇跡:
- 奇跡:
奇跡とは、超自然的なものではなく、それほどは起こりそうもない自然の出来事の範疇である。
- 奇跡は、もし起こるとすれば、とてつもない幸運の積み重ねである。出来事は、自然の出来事か奇跡かにはっきり分かれるものではない。
- a
- 累積淘汰:
これは現代的な生命観の鍵である。。
- 最初の一歩は逆説的な面があるので、難しい一歩である。
- Xeroxマシンは、自分自身の設計図をできるが、知らない内に組み立てられることなできない。
- 盲目の時計職人の理論は、複製および累積
- 淘汰を仮定すれば、極めて強力である。。
- 累積淘汰は、複雑さを生み出せるが、一回の淘汰ではそうならない。しかし累積淘汰は、最小限の複製装置と自己複製子の力が必要である。
- 超自然的な設計者？
- 一部の人達は、これこそ設計者、つまり盲目の時計職人ではなく、先見性のある時計職人が初めに存在していた証拠であると見なしている。
- これは迫力のない、見え透いた自滅的ｎ論法である。
- DNA/タンパク質の起源を説明するに、超自然的設計者を持ち出すことは何も説明していないことになる。それはその設計者の起源を何も説明していないからだ。
- '神が遍在'するというなら、'DNAは遍在する'あるいは'生命は遍在する'と要ってもよいことになり、それで議論は終了する。
- どれほどの幸運を想定してよいのか？
- 我々の惑星は生命のある唯一の惑星なのか、それとも生命は宇宙に遍在するのか。一つだけ確かなことは、脊英明がこの惑星で生成したという事実である。
- ここに生命があるから宇宙の他にもあるに違いないという統計的な議論は、生命がいるという証明すべきこと自体を予め仮定として組み込んでいる点にある。
- このことは、宇宙に生命が遍在しているという結論が間違っているということを意味していないが、それは単なる推論に過ぎない。
- 自然発生率 (SGP):
- ある惑星に生命が誕生するのは、どれほど容易なのか困難なのかについて、独立した議論が必要となる。
- このSGPの確率を10億回に1回と仮定してみる。
- もし惑星が1000億×10億個あるとすると、極めて小さなSGPに対して1000億回のチャンスがあることになる。
- 地球上の化石の歴史は、地球誕生から最初の化石生成までの期間である約10億年 (=1イーオン)である。宇宙にはその10億倍以上の惑星があるであろう。奇跡はかけ算によって現実的な課題への翻訳されるのである。
- 知性の進化:
- 一旦、生命 (複製子と累積淘汰)が出現すると、それは必ず自らの起源について推測するほどの知的生物に進化する。
- もし我々が、ある惑星での生命の発生についてほとんどの幸運を使ってしまえば、その後の脳や知性の累積進化などその他の部分で想定できる幸運が少なくなってしまう。
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>Top 7. Constructive evolution
- Coadaptation:
There are ways in which mutation and natural selection together can lead, over the long span, to a building up of complexity.
- There are two main ways; 'coadapted genotypes' and 'arms races'. These are superficially rather different from one another, but they are united under the heading of 'coevolution' and 'genes as each others' environments'.
- Environment:
We often think of this environment as the outside world, the world of predators and climate.
- But from each gene's point of view, perhaps the most important part of this environment is all the other gens that it encounters.
- It is the set of all genes in the population of interbreeding individuals - the gene pool.
- the long-lived gene as an evolutionary unit is not any particular physical structure but the textual archival information that is copied on down the generations. It is widely distributed in space among different individuals, and widely distributed in time over many generations.
- Doing will in such environments will turn out to be equivalent to collaboration with these other genes.
- Majority:
- One of the most important aspects of the climate in which a gene is favored or disfavored is the other genes that are already numerous in the population; the other genes, therefore, with which it is likely to have to share bodies.
- It is difficult for a minority team to break in, even a minority team which would have done the job more efficiently. The majority team has an automatic resistance to being displaced.
- this doesn't mean that the majority team can never be displace. If it couldn't, evolution would grind to halt. But it does mean that here is a kind of built-in inertia.
- Globin genes:
- Humans have eight separate genes called globin genes (used for making haemoglobin), on various different chromosomes. It seems certain that all eight have been copied, ultimately from a single ancestral globin gene. About 1,100 million years ago, the ancestral globin gene duplicated, forming two genes. We can date this event because of independent evidence about how fast globins habitually evolve.
- Such duplications are rare enough not to invalidate my general statement that all members of a species share the same DNA addressing system.
- Eukaryote:
The living world is divided, fundamentally, into bacteria (procaryote) versus the rest.
- We are part of the rest, and are collectively called the eukaryotes.
- We differ from bacteria mainly in that our cells have discrete little mini-cells inside them; nucleus which houses the chromosomes, the tiny bomb-shaped mitochondria, in the cells of plants, chloroplasts.
- Mitochondria and chloroplasts have their own DNA, which replicated and propagates itself entirely independently of he main DNA. All mitochondria are traveled from your mother in her egg.
- The eukaryotic cell was formed perhaps 2 billion years ago, when several kinds of bacteria joined forces.
- Once the eukaryotic cell had been invented, a whole new range of designs became possible.
- Human body:
- A human body is a truly colossal population of cells, all descended from one ancestor. The 10 trillion cells that make up each one of us are the product of a few dozens of generations of cell doubling. These cells are classified into about 210 different kinds, all built by the same set of genes with different member of the set of genes turned on in different kinds of cells.
- Term of 'Enemy':
- We can use the general term 'enemies' of a species, to mean other living things that work to make life difficult. Lions are enemies of zebras.
- But individual zebras d everything in their power to resist being eaten by lions, and from the lions' point of view this is making life harder for them. If zebras all succeeded in their aim, the lions would die of starvation. So by our definition zebras are enemies of lions.
- The weather changes over the centuries, but it does not change in a specifically malevolent way. It is not out to get gazelles. However 'hostile' the weather and other inanimate conditions may seem to be, they have no necessary tendency to get steadily more hostile. Living enemies, seen over the evolutionary timescale, have exactly that tendency.
- Arms race:
- In the world of nations on their shorter timescale, when two enemies each progressively improve their weaponry in response to the others side's improvements, we speak of an 'arms race'.
- Enemy is more complicated: a given species may have two or more enemies which are even more severe enemies of each other.
- Cattle eat grass, and might therefore be thought of as enemies of grass. But grasses also have other enemies in the plant world, competitive weeds. Grasses suffer somewhat from being eaten by cattle but the competitive weeds suffer even more. Therefore the net effect of cattle on a meadow is that the grasses benefit. The cattle turn out to be, in this sense, friends of grasses rather than enemies.
- Red Queen Effect:
- Predators become better equipped for killing, but at the same time prey become better equipped to avoid being killed, so the net result is no change in the rate of successful killing.
- Through the Looking Glass by Leigh van Valen:
The Red Queen seized Alice by the hand and dragged her, faster and faster, on a frenzied run through the countryside, but no matter how fast they ran they always stayed in the same place; saying "Now, here, it takes all the running you can do, to keep in the same place."
- Symmetric and Asymmetric arms races:
- A symmetric arms race is one between competitors trying to do roughly the same thing as each other; like forest trees to reach the light.
- An asymmetric arms race; success on either side is felt as failure by the other side, but the nature of the success and failure on the two sides is very different; like Cheetahs and Gazelles.
- From an evolutionary point of view asymmetric arms races are more interesting, since they are more likely generate highly complex weapons systems.
- Almost all animals are either in danger of being eaten by other animals or in danger of failing to eat other animals, and an enormous number of detailed facts about animals make sense only when we remember that they are the end-products of long and bitter arms races.
- EQ (Encephalization Quotient):
- EQ of 1 means, by definition, an EQ identical to the average for mammals of that size.
- Humans has EQ 7; squirrels EQ 1.5; rats EQ 0.8; hippos EQ 0.3
- insect-eating and fruit-eating monkeys have bigger brains than leaf-eating monkeys.
- Carnivores have a lightly higher EQ than herbivore upon which they prey.
- Extinct animals: Later herbivores tended to have larger brains than earlier herbivores, and later carnivores larger brains than earlier carnivores.
- Stabilize arms races - 'Opportunity Cost':
- Circumstances don't always favor cooperation. In geological times, genes also encounter on another in circumstances that favor antagonism. This is especially true of genes in different species. Members of different species can't mate with one another.
- When selected gene in one species provide the environment in which genes in another species are selected, the result is often an evolutionary arms races; like evolution of ever-improved running speed, flying skill, acuity of eyesight, keenness of hearing.
- These arms races don't go forever, but stabilize when further improvements become too economically costly to the individual animals concerned.
- Why body exists?
- Genes are selfish entities, working for their own propagation in the gene pool of the species. But because the environment of a gene consists of other genes also being selected in the same gene pool, genes will be favored if they are good at cooperation with others genes in the same gene pool.
- This is why large bodies of cells, working coherently towards the same cooperative ends have evolved. This is why bodies exist, rather than separate replicators still battling it out in the primordial soup.
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7. 発展的な変化:
- 共適応 (共進化):
突然変異と自然淘汰を併せることで長い時間をかけて複雑なものを作り上げることができる。
- これには２つの方法がある。'共適応した遺伝子型'、と'軍拡競争'である。これらは表面的には違って見えるが、共進と相互環境としての遺伝子という点で結びついている。
- 環境: 我々が環境というと捕食者や気候という外部世界を考えがちである。
- 個々の遺伝子から見ると、環境の内で最も重要なのは、各遺伝子が出会う他の全ての遺伝子である。
- それは交配可能な個体の中にある全ての遺伝子の集合、即ち遺伝子プールである。
- 寿命の長い進化単位としての遺伝子は、特定の物理的構造ではなく、世代を通じて伝えられるテキスト情報アーカイブとして存在している。それは空間的にあ異なる個体に分布し、かつ時間的には多世代に亘って広く分布する。
- そのような環境でうまくやることは、他の遺伝子と共同することに他ならない。
- 多数派:
- ある遺伝子の有利・不利の状況を決めるのは、その集団中にすでに多数を占めている他の遺伝子であって、それらは、体を共有する可能性の高い遺伝子である。
- 少数派が、たとえより効率よく機能する少数派であったとしても、そこに割り込むのは難しい。多数派は、置き換えられることに自動的に抵抗する。
- だが、絶対に置き換えられないという訳ではない。そうであれば進化が止まってしまう。但し、一種の内在的な慣性があるのである。
- グロビン遺伝子:
- 人間には、異なる遺伝子上にあるグロビン遺伝子 (ヘモグロビンを作るのに使用)がある。これは８つの別個の遺伝子からない、祖先の唯一の遺伝子からコピーさえたものである。凡そ11億年前に、重複コピーされて２つの遺伝子となった。この年代を決められるのは、グロビンが通常どの程度の早さで進化するか別の証拠が得られているからである。
- この重複は稀な減少である。一つの種は全て同じDNAの番地システムを共有しているからである。
- 真核細胞:
生物はバクテリア (原核細胞) 対それ以外に分けられる。
- 我々は,
- それ以外に属し、まとめて真核生物と呼ばれる。
- 我々の細胞内には、いくつかの個別のミニ細胞がある。これらは染色体を宿す核、小型爆弾の形をしたミトコンドリア、さらに植物細胞にある葉緑体である。
- ミトコンドリアと葉緑体は各々独自のDNAを持っていて、主DNAとは別個に独立して複製増殖する。すべてのミトコンドリアは母系由来である。
- 真核細胞は、おそらく20億年前に、いくつかのバクテリアが合体して形成された。
- 一旦、真核細胞が作られると、全く新たなデザイン領域が可能となった。
- ヒトの体:
- ヒトの体は、全て一つの祖先をもつ巨大な細胞集団である。約10兆の細胞は、数十世代による二分裂で出来上がったものである。これらの細胞はおよそ210種に分類される。それらは全て同じ遺伝子のセットだが、細胞の種類によって異なる部分にスイッチが入っている。
- 敵の定義:
- ある種にとっての敵とは、その生活を困難にするような他の生物をいう。ライオンはシマウマの敵である。
- しかし個々のシマウマは、全力を尽くしてライオンに食べられないように抵抗しており、ライオンの観点からは、このことがライオンの生活を困難にしている。もシマウマがその目的に完全に成功すれば、ライオンは飢え死にしていまう。その意味でシマウマはライオンの敵である。
- 気象は、何世紀に亘って変化するが、悪意を持った方法で変化はしない。気象はガゼルを捕らえたりはしない。いかに敵対しているように見えても、さらに直実に敵対化するようなことはない。生きている敵は、進化のタイムスケールでは、まさにこうした傾向を持っている。
- 軍拡競争:
- 短いタイムスケールでの国家間世界では、敵対する二ヶ国は、それぞれの相手の武器の改善に応じて、技術革新を行う。これを軍拡競争と呼ぶ。
- 敵がもっと複雑な場合がある。ある種にとっては、相互の敵対関係以上の、さらに強力な第三以上の敵が存在する場合もある。
- 牛は、牧草を食べるので、牧草の敵と見なされる。しかし、牧草には、植物界に別の敵である雑草がいる。牧草は牛に食べられることで一定の損害を受けるが、競合する雑草はそれ以上に牛による損害を得ている。従って、牧草地での牛の正味効果としては、牧草が利益を得ている。その意味で、牛は、牧草の敵というよりむしろ味方と言える。
- 赤の女王効果:
- 捕食者は殺す能力を向上させりうが、同時に、被食者も、殺されるのを回避する能力を向上させ、結果として殺しの成功率は変わらないことになる。
- 対称的、非対称的軍拡競争:
- 対称的な軍拡競争とは、競合者がほぼ同じことを行う。例として、森の樹木の光獲得競争。
- 非対称的な軍拡競争:
一方の成功は、他方の失敗となるが、両者の成功と失敗の本質は非常に異なる。例としてはチータとガゼル。
- 進化の観点からは、非対称的軍拡競争の方が興味深い。それはより複雑な武器隊形を作りやすいからである。
- ほとんど全ての動物は、他の動物に食われるか、他の動物を食い損ねるかのどちからの危険を起こしている。動物に関する膨大な詳細な事実は、動物たちが長く厳しい軍拡競争の果てであると気付く。
- EQ (脳重量比):
- EQ 1とは、哺乳類の体重当たりの平均値。
- 人間のEQは7、リスは1.5、ネズミは0.8、カバは0.3
- 昆虫や果実を食べる猿は、葉を食べる猿よりもEQが高い。
- 肉食類のEQは、草食類のEQよりも若干高い。
- 絶滅動物については、後期の草食類の方が初期よりEQが高い傾向を示す。肉食類についても同様。
- 軍拡競争の安定化 - '機会費用':
- 状況によっては、協力が有利にならない場合がある。地質学的時間では、遺伝子は敵対することが有利な状況にも遭遇する。特に、異種間の遺伝子には当てはまる。異種間では、遺伝子は交配できない。
- ある種の中で、淘汰に残った遺伝子が、別の遺伝子がその中で淘汰される環境を提供する場合、しばしば軍拡競争となる。例えば走行スピード、飛翔スキル、視野の正確さ、聴力の鋭敏さなど。
- これらの軍拡競争は永遠には続かない。それ以上の改善はその個体にとって経済的コストが高くつき過ぎるようになると安定する。
- なぜ体は存在するか？
- 遺伝子は利己的な実体であり、遺伝子プールの中で自己増殖を図っている。しかしある遺伝子の環境は、同じ遺伝子プールの中で淘汰されている他の遺伝子から成っているので、この同じ遺伝子プールにいる他の遺伝子との協同が上手な場合、その遺伝子は有利になる。
- Re: この一文を書いている日は、2012.12.16の日本の総選挙 で、政権与党の民主党が230→57と歴史的敗北。一方、自民党が118→294へ。
- 共通目的に向かって一貫して働く巨大な細胞体に進化してきた。それ故、自己複製子がばらばらに原始スープの中で戦い続けるのではなく、体が存在してきた。
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>Top 8. Explosions and spirals:
- Positive feedback:
- Negative
feedback is the basis of most automatic control and regulation, and one of its neatest and well-known examples is the Watt steam governor.
- The clever trick was to link the valve to the rotary motion produced by the engine, in such a way that the faster the engine ran the more the valve shut down the team. Conversely, when the engine was running slowly, the valve oped up.
- The underlying principle of the Watt governor is negative feedback.
- Positive-feedback processes have an unstable, runaway quality.
- The reason engineers and living bodies make more use of negative than positive-feedback systems is the controlled regulation near an optimum is useful. Unstable runaway processes, far from being useful, can be downright dangerous.
- Positive feedback:
- In chemistry, the typical positive feedback process is an explosion.
- There are some features of living organisms that look as though they are the end-products of something like an explosive, positive-feedback-driven, runaway process of evolution.
- Spectacular examples are to be found in organs of sexual advertisement.
- Sexual selection:
- The peacock's fan has the unmistakable stamp of positive feedback. It is clearly the product of some kind of uncontrolled, unstable explosion that took place in evolutionary time.
- Charles Darwin, although he laid his main stress on survival and the struggle for existence, recognized that existence and survival were only means to an end. That end was reproduction.
- Selection will favor qualities that make an animal successful at reproducing, and survival is only part of the battle to reproduce.
- Darwin saw that , if a male pheasant or peacock or bird of paradise buys sexual attractiveness, even at the cost of its own life, it may still pass on its sexually attractive qualities through highly successful procreation before its death.
- LD (Linkage Disequilibrium):
- the genes for male qualities, and the genes for making females prefer those qualities, will not be randomly shuffled around the population, but will tend to be shuffled around together.. This 'togetherness', which goes under the daunting technical name of linkage disequilibrium.
- Every time a male is chosen because of his long tail, not only are genes for long tails being chosen. At the same time, because of the togetherness coupling, genes for preferring long tails are also being chosen. Genes that make females choose male tails of a particular length are, in effect, choosing copies of themselves.
- Weak analogy:
- Each evolutionary improvement in predator design changes the pressure on prey, thereby making prey become better at avoiding the predators. This in turn puts pressure on the predators to improve.
- Strong analogy:
- Genes for female choice automatically tend to choose copies of themselves, a process with an automatic tendency to go explosive.
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8. 爆発と螺旋:
- 負のフィードバック:
- 負のフィードバックは、ほとんどの自動制御や調節の基盤であり、最も典型的で知られた例はワットの蒸気調節機構である。
- この巧妙な仕掛けは、エンジンによって生じる回転運動に弁を連動させて、エンジン回転が速くなると弁を閉じで蒸気を遮断する。逆に、エンジン回転が遅くなると弁を開けるようになっていた。
- このワットの蒸気調節器の基本にある仕組みは、負のフィードバックである。
- 正のフィードバックは、不安定で暴走的な性質を持つ。
- エンジニアや生体が、正のフィードバックより負のフィードバックをより多く利用している理由は、最適値付近で制御された調節が役立つからである。不安定な暴走プロセスは、有益どころか危険でもある。
- 正のフィードバック:
- 化学での、典型的な正のフィードバックのプロセスは爆発である。
- 生物の形質の中には、あたかも爆発的なフィードバックの結果のような最終製品に見えるものがある。
- その目覚ましい例は性的な広告である。
- 性的選択:
- クジャクは、明らかに正のフィードバックを持つ。それは、進化の時間で起きたある種の制御不能で不安定な爆発である。
- ダーウィンは、生存競争を専ら強調したが、生存が一つの目的の手段に過ぎないことも知っていた。その目的とは繁殖である。
- 淘汰によって、動物をうまく繁殖に成功させるような性質が有利となる。
- ダーウィンは、雄の雉やクジャクや極楽鳥が、例え命を犠牲にしてでも、一旦性的魅力を手に入れれば、死ぬまでに成功した多くの生殖によって、性的魅力の形質が後世に伝えられるだろうと理解していた。
- 連鎖不均衡:
- 雄の形質のための遺伝子と雌にその形質を好ませる遺伝子は、個体群の中でランダムに混ざり合うのではなく、連携しながら混ざり合う傾向がある。この連携のことを、専門的には連鎖不均衡と言
- う。
- 長い尾があるために雄が選ばれる時は、いつでも長い尾を持つ遺伝子が選ばれているだけではない。連携の強さがあるので、長い尾を好む遺伝子も選ばれている。即ち、ある長さの尾を持つ雄を雌に選ばせる遺伝子は、実際には自分自身のコピーを選ぶことになる。
- 弱いアナロジー:
- 捕食者のデザインの進化的改善は、餌生物へのプレッシャーを変化させる。それによって餌生物は、捕食者を避ける能力を改善する。このことがされに捕食者にもさらなる改善のプレッシャーを与える。
- 強いアナロジー:
- 雌による選択のための遺伝子は、自動的に自分自身のコピーを選ぶ傾向があり、これは自動的に爆発に向かう傾向のプロセスである。
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>Top 9. Puncturing punctuationaism:
- Variable speedism:
Within variable speedism we may distinguish two kinds of belief:
- Discrete variable speedism:
- Continuously variable speedism:
- Stopped evolution is the stasis that is thought by puctuationist to characterize large populations.
- Top-gear evolution is the evolution that goes on during speciation, in small isolated populations round the edge of large, evolutionarily static populations.
- According to this view, evolution is always in one or other of the two gears, never in between.
- Stasis represents a positive resistance to evolutionary change. It is almost as though species are thought to take active steps not to evolve, in spite of driving forces in favour of evolution.
- Continuously variable speedists, on the other hand, believe that evolutionary rates fluctuate continuously from very fast to very slow and stop, with all intermediates.
- In particular, stasis, is just an extreme case of ultra-slow evolution.
- Coelacanth Latimeria, ovoviviparous.
- It is a living fossil, in the sense that it has changed hardly al all since the time of its fossil ancestors, hundreds of millions of years ago.
It had no need to evolve because these animals had found a successful way of life deep in the sea where conditions did not change much.
Perhaps they never participated in any arms races.
- Punctuationists might say that the lineage leading to modern Latimeria actively resisted change, in spite of what natural selection pressures there might have been.
- People who want not to have to believe in Darwinism:
- There are those who, for religious reasons, want evolution itself to be untrue.
- There are those who have no reason to deny that evolution has happened but who, often for political or ideological reasons, find Darwin's theory of its mechanism distasteful; natural selection with randomness offends their dignity.
- There are people, including the media, who just like seeing applecarts upset, because Darwinism has become sufficiently established and respectable.
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9.
区切り説の断罪:
- 速度可変説:
速度可変説には、２つの種類に区別される。
- 離散的な速度変化
- 連続的な速度変化
- 止まった進化とは、区分論者によって大きな個体群と考えれる止まった進化の状態をいう。
- トップギア段階の進化とは、進化的に停滞している個体群の周縁部にある隔離された小さな個体群が、種形成する際に起こす進化をいう。
- この見解によれば、進化は常に２つのギアのどちらかに入っていて、その中間は存在しない。
- 停滞期は、進化の変化に対して積極的な抵抗を示すと考える。これはあたかも進化を導くような原動力があるにもかかわらず、進化をしないように積極的な手段を執っていると考えるようなもの。
- 連続的可変論者は、一方、進化立は非常に速い状態から非常に遅い状態や止まった状態まで、あらゆる中間段階を含めて変動すると信ずる。
- 特に、停滞期は、超低速で進化する場合に過ぎないと考える。
- 卵胎生のシーラカンス:
- これは化石となった祖先が生きていた数億年の昔からほとんど全く変化していないという意味で、生きた化石である。
- この魚は、ほとんど条件の変化しない深海でうまく生活する方法を見つけたので進化する必要などなかった。おそらくいかなる軍拡競争にも参加する必要がなかったのだ。
- 区分論者は、おそらく、現在のラティメリア (シーラカンス)につながる系統は、どのような自然淘汰圧があったにもかかわらず、変化することに積極的に抵抗したというだろう。
- ダーウィン主義を信じなくてよいと思う人々:
- 宗教的な理由から、進化そのものが真実でないと思いたい人達
- 進化が起きたことは否定しないが、政治的・イデオロギー的理由で、ダーウィン説のメカニズムが気に入らず、ランダム性と伴う自然淘汰は尊厳を損なうものと思っている。
- 目ぢあを含めリンゴの荷車がひっくり返るのを見たい人達。それはダーウィン主義が、すでに充分確率され、尊敬されるようになっているからである。
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>Top 10. the one true tree of life:
- A recent common ancestor:
- Closely related animals are animals that share a recent common ancestor. More distantly related animals share an earlier common ancestor.
- Organisms can never be totally unrelated to one another, since it is all but certain that life as we know it originated only once on earth.
- True cladistic taxonomy is strictly hierarchical:
- it can be represented a a tree whose branches always diverge and never converge again.
- another way of representing this idea of strict hierarchy is in terms of 'perfect nesting'.
- Never, not on a single solitary occasion, will the rings that we draw intersect each other.
- Exactly equally close to fish:
- It is important to understand that all mammals - humans, whales, duck-billed platypuses, and the rest - are exactly equally close to fish, since all mammals are linked to fish via the same common ancestor.
- the myth that mammals, form a ladder or scale, with lower ones being closer to fish than higher ones, is a piece of snobbery that owes nothing to evolution.
- It is an ancient, preevolutionary notion, 'great chain of being' which should have been destroyed by evolution.
- No intermediates:
- On of the strongest expectations the theory of evolution gives us is that intermediates should not exist. This is the burden of my comparison between animals and library books.
- If we consider all animals that have ever lived instead of just modern animals, such words a human and bird become just as blurred and unclear at the edges as words like tall and fat.
- It is only because in the bird/non-bird case thae awkward intermediates are all dead.
- Parsimony principle:
- The basic taxonomist's assumption is that close cousins will have more similar version of a particular molecular sentence than more distant cousins.. This is called the 'parsimony principle'. Parsimony is another name for economic meanness.
- It assumes the minimum number of word changes in evolution, and the minimus amount of convergence. It is unlikely that two unrelated animals would have ht upon exactly the seme sequence, word for word, letter for letter.
- This Family Tree is corret:
- a
 there are 20 animals to be considered. I recon the nuer of possible tress to be 8.2 x 10^21
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10.
唯一の生命の樹:
- 最近の共通祖先:
- 近縁の動物ほど相対的に新しい共通祖先を持つ。遠い種類の動物は、初期段階の共通祖先を持つ。
- 生物が相互に全く無縁ということはない。それは生命が地球上でたった一回だけ誕生したのはほぼ確実だからである。
- 真の分岐分類学は、厳密に階層的である。
- 生物の分類は、常に分岐し、二度と収束しない枝をもつ樹として表現できる。
- 別の表現をすれば、厳密に階層的であるとは、完全な入れ子状態であることを示す。
- これは例外なく、描かれる輪は交差しない。
- 魚に対しては、正確に同じ距離だけ近い:
- すべての哺乳類、ヒト、鯨、カモノハシなど、魚に対しては、正確に同じだけ近い。
- 哺乳類は、一つの梯子あるいは階層を形成していて、下等な哺乳類は、高等な哺乳類より、魚に近いといった神話は、進化論以前の古めかしい観念。
- '存在の大いなる連鎖'という進化論以前の昔の概念は、進化論によって解体された。
- 中間型は存在しない。
- 進化論が抱く強固な期待の一つは、中間型が存在しないということである。これは動物と図書館の本の分類の比較をしてきた所以である。
- もし現存する動物だけでなく、絶滅した動物を入れると、ヒトと鳥という言葉も、高いとか肥っているとかいう言葉のように曖昧となる。
- それは鳥類と非鳥類の中間型はすべて絶滅しているからである。
- 節約の原理:
- 分類学の基本原理によれば、特定の分子配列を比較すると、近縁の者同士は、類縁の離れた者同士よりもよく似ている。
- 進化においえは、最小数の単語変化と最小量の収斂があったと想定する。二種類の関係ない動物が偶然一字一字同じ配列になることはあり得ない。
- 系統樹 <左図>:
- 20種の動物の系統図を考える。組合せは8.2 x 10^21もあるが、一通りのみが正解
- 注)
- Baboon ヒヒ
- Rhesus Monkey 赤毛猿
- Gibbon 手長猿
- Lemurキツネ猿
- Turbot ヒラメ
- Redwood tree セコイア
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>Top 11. Doomed rivals:
- Lamrckism:
- When Lamarckism was first proposed in the early 19C, it was not as a rival to Darwinism, because Darwinism had not yet been thought of.
- the element of neo-Larmarckians:
- the inheritance of acquired characteristics
- the principle of use and disuse
- Embryology:
The field of discourse is embryology. There has traditionally been a deep divide between two different attitudes to the way single cells turn into adult creatures:
- preformationism: the blueprint theory
- epigenesis: the recipe theory
- Preformationism:
- imagined a little miniature human - a homunculus - curled up inside a sperm (not egg!). Embryonic development was simply a process of growth. All the bits of the adult body were already there. Presumably each male homunculus had his own ultra-miniature sperms in which his own children were coiled up, and each of them contained his coiled up grandchildren ....
- Modern preformationism: holds that the DNA in a fertilized egg is equivalent to a blueprint of the adult body.
- DNA is a one-dimensional code; theoretically possible to transmit as a digitized set of blueprints.
- Epigenesis:
- It is a set of instructions which will result in a cake. There is no simple one-to-one mapping between genes and bits of body, any more than there is mapping between words of recipe and crumbs of cake.
- The genes, taken together, can be seen as a set of instructions for carrying out a process, just as the words of a recipe.
- The process is reversible?:
- The thing about building something from a blueprint, as opposed to a recipe, is that the process is reversible.
- The genes are not a blueprint:
- There is no sense in which the adult body could be scanned and its description fed back into the genes.
- Embryonic development is a process, in which all working genes participate; a process which, if correctly followed in the forward direction, will result in an adult body; but it is a process that is inherently irreversible.
- Acquired characteristics:
- It is not all acquired characteristics are improvements. Indeed, the vast majority of them are injuries.
- Most of the characteristics that any machine acquires as it get older tend to be the accumulated ravages of time.
- Instead of starting afresh with a new blueprint, each new generation would begin life encumbered and scarred with the accumulated decay and injuries of previous generations.
- The principles of use and disuse:
- Even if there were no other objection to it, it is much too crude a tool to fashion the exquisitely delicate adaptations that we actually see in animals and plants.
- Will the cells of the retina sort themselves into three color-sensitive classes, simply because they are bombarded with light of different colors?
- The whole book has been dominated by the idea of chance, by the astronomically long odds against the spontaneous arising of order, complexity and apparent design.
- Untamed chance, pure, naked chance, means ordered design springing into existence from nothing, in a single leap. It would be untamed chance if once there was no eye, and then, suddenly, in the twinkling of a generation, an eye appeared, fully fashioned, perfect and whole.
- This is possible, but the odds against it will keep us busy writing noughts till the end of time.
- To tame chance means to break down the very improbable into less improbable small components arranged in series. However improbable a large-scale change may be, smaller changes are less improbable. And provided we postulate a sufficiently large series of sufficiently finely graded intermediates, we shall be able to derive anything from anything else, without invoking astronomical improbabilities.
- Slow, gradual, cumulative natural selection is the ultimate explanation for our existence.
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11.
絶望的なライバル:
- ラマルク主義
- ラマルク主義は、19C初めに提案された。それはダーウィン主義のライバルとしてではなかった。その当時はダーウィン主義はまだ考え出されていなかった。
- ネオ・ラマルク主義の要素は２つ
- 獲得形質の遺伝
- 用不用の原理
- 発生学: この論点は発生学である。１個の細胞がどのように親になるかについて、伝統的に二説あった。
- 前成説：設計図説
- 後成説：料理法説
- 前成説:
ミニアチュアの人間、ホムンクルスが精子 (卵子ではなく)が、縮こまっている。胚発生は、単純に成長する過程に過ぎない。成体はすべて存在しており、前成されている。雄のホムンクルスは、自身の超ミニチュア精子を持って居り、その中に自分の子供が縮籠もっており、さらにその一人一人は縮こまった孫を持っている。
- 現代の前成説：受精卵に含まれるDNAは成体の設計図に等しいと見なす。
- DNAは一次元コードで、理論的にはデジタル化設計図のセットとして伝えられる。
- 後成説:
- 結果としてケーキが出来上がるような１セットの指令である。遺伝子と体の一部との間には、単純な１対１の対応は存在しない。
- 遺伝子は、料理法の中の言葉のように、１全体として一つのプロセスを実行するうための一組の指令となる。
- プロセスは可逆的か:
- 設計図から何かを作る場合、料理法とは異なり、そのプロセスは可逆的である。 ｖｇｈ
- 遺伝子は設計図ではない:
- 成体が走査され、その結果の記録が遺伝しにフィードバックされるようなことはない。
- 胚発生は一つのプロセスであり、機能する遺伝子は全てそれに関わる。それは正しく前向きに進めば、結果として成体を生み出すようなプロセスであり、本質的に非可逆的である。
- 獲得形質:
- 獲得形質は改善とは限らない。事実、ほとんどが損傷である。
- どんな機会でも古くなってから獲得した特徴の大部分は、時間の経過によって蓄積した損傷によるものである。
- 新たな設計によって新規まき直しを図るのではなく、新世代は、前世代に蓄積した衰退や損傷で邪魔されて新たな生活を始めることになってしまう。
- 用不用の原理:
- 特に大きな反対はないとしても、実際に動植物に見られるような精緻な対応を形作るには、この原理は道具としてはあまりにも粗雑過ぎる。
- 単に異なる色を浴びたからというだけで、網膜の細胞が色を感じる三種類の異なる視細胞に分かれたりするだろうか？
- 本書全体は、偶然の概念、即ち、秩序や複雑さや明快なデザインが、途方もなく小さな確率によって支配されてきた。
- 野生の偶然、純粋でむきだしの偶然とは、秩序あるデザインが無の状態から一足跳びに発生することを意味する。むき出しの偶然とは、前は目がなかったのに、たった一世代の瞬く間に突如として目が現れることをいう。
- これは可能である。但しその確率は小数点以下、時の果てるまでゼロが続くことになる。
- 偶然を飼い慣らすには、到底不可能のものを順序よく配列し、それほど不可能でない小さな要素に分解することである。大規模な変化は不可能であっても、小さな変化ならそれほど不可能とはならない。充分に細分された連続的な中間型からなる大きな型レルを前提にすれば、天文学的な時間を持ち出さなくとも、いかなるものでも他の何かから引き出すことが可能となる。
- 緩慢で漸進的で累積的な自然淘汰こそが、我々が存在していることの究極の説明である。
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