In meiner letzten Frage habe ich gefragt, warum wir in künstlichen Lebenssimulationen der Evolution keine erhöhte Komplexität sehen. Anscheinend war ich auf ein weit verbreitetes Missverständnis hereingefallen, dass es bei der Evolution um Verbesserung durch zunehmende Komplexität ging . Ein Kommentar zu diesem Beitrag wurde gelesen
„… er [David Deutsch] fällt auf eines der größten Missverständnisse über die Evolution herein, das es gibt, dass es bei der Evolution um Verbesserung geht . Bei der Evolution ging es einfach immer nur um Veränderung …“
Wenn Sie sich jedoch die Geschichte des Lebens ansehen, sehen Sie zunehmende Komplexität. Sie sehen, wie sich diese zunehmende Komplexität über Milliarden von Jahren entwickelt, was darauf hindeutet, dass sie einer Erklärung bedarf.
Meine Frage
Wenn es bei der Evolution nicht um zunehmende Komplexität geht, wie entwickelt sich dann so viel Komplexität?
Ich denke, das Problem hier ist möglicherweise die Art und Weise, wie Sie an das Problem herangehen.
Sie betrachten Verbesserung als alles, was die Fähigkeiten oder die Komplexität des Organismus erhöht – das ist jedoch nicht unbedingt eine Verbesserung . Das Ergebnis der natürlichen Auslese ist, dass der Organismus, der am besten dafür gerüstet ist, in einer bestimmten Umgebung zu überleben/sich fortzupflanzen, am erfolgreichsten ist . So kommen beispielsweise thermophile Archaea in Wasserbecken mit Temperaturen von über 60 °C viel besser zurecht als Menschen. Unsere Fähigkeit, Informationen zu verarbeiten, Werkzeuge zu verwenden usw. bringt in dieser Situation eigentlich keinen großen Vorteil. Und diese Art von Komplexität kann auch Nachteile haben, die mehr Energie und längere Entwicklungszeiten erfordern. Die natürliche Selektion in Wasserbecken mit über 60 °C bringt also Archaeen hervor, und in (vermutlich) den Ebenen Ostafrikas bringt sie Menschen hervor.
Der Kommentar, den Sie zitieren, erwähnt Sichelzellenanämie, was ein anderes Beispiel ist. Während es wenig Nutzen bringt, das Sichelzellenanämie-Allel in einer gemäßigten Region zu haben, kann Heterozygotie in Regionen, in denen Malaria endemisch ist, einen Überlebensvorteil bieten, und so wird das Allel in der Bevölkerung aufrechterhalten. Wenn Sie in einer Malaria-endemischen Region leben und keinen Zugang zu Antimalariamitteln haben, ist die Heterozygotie für das Sichelzellenanämie-Allel wohl eine Verbesserung . Es kommt ganz darauf an, wie man das Wort definiert.
Das Grundprinzip der natürlichen Auslese besteht darin, den für eine bestimmte Umgebung am besten geeigneten Organismus zu bevorzugen. Aber das ist nicht immer der komplexeste Organismus. Es ist wichtig, menschenähnlich nicht mit besser zu verwechseln . Es ist nicht der universelle Endpunkt der Evolution, einen uns ähnlichen Organismus hervorzubringen, sondern nur den Organismus, der für die betreffende Umgebung am besten geeignet ist.
Um auch kurz auf die vorherige Frage einzugehen, die Sie gestellt haben – Sie haben behauptet, dass uns etwas im Evolutionsprozess entgangen sein muss, weil wir ihn nicht simulieren konnten. Sie haben auch darauf hingewiesen, dass wir (Ihrer Meinung nach) über genügend Rechenleistung verfügen, um die Arten von Organismen zu simulieren, auf die Sie sich beziehen. Aber die natürliche Selektion ist untrennbar mit der Umgebung verbunden, in der sie stattfindet, sodass die Simulation nicht nur die biologischen Prozesse des Organismus genau simulieren müsste, sondern auch alle äußeren Belastungen, denen der Organismus ausgesetzt ist. Ich könnte mir vorstellen, dass das bei der Simulation der Evolution das eigentliche Hindernis wäre.
Evolution ist einfach ein Veränderungsprozess. Es ist eine Veränderung der Merkmalswerte von Populationen im Laufe der Zeit. Es resultiert aus vier Mechanismen: Mutation, Migration, Drift und Selektion. Die ersten drei führen zu einem zufälligen Wechsel von einer Generation zur nächsten, was die Fitness erhöhen oder verringern kann, während die Selektion im Allgemeinen zu einer Anpassung führt (relativ erhöhte Fitness in nachfolgenden Generationen).
„Evolution bedeutet Veränderung, Veränderung der Form und des Verhaltens von Organismen zwischen Generationen. … Wenn Mitglieder einer Population sich vermehren und die nächste Generation hervorbringen, können wir uns eine Abstammungslinie von Populationen vorstellen, die im Laufe der Zeit aus einer Reihe von Populationen besteht. Jede Population ist der Vorfahre der Nachkommenpopulation in der nächsten Generation: Eine Abstammungslinie ist eine Abfolge von Vorfahren und Abkömmlingen von Populationen. Evolution ist dann eine Veränderung zwischen Generationen innerhalb einer Populationsabstammungslinie.“ - Ridley, Evolution, Seite 4.
Dies bezeichnete Darwin als „ Abstieg mit Modifikation “. Später in Ridleys Buch fährt er fort, etwas zu sagen, das für die Evolutionsbiologie wichtig ist; Warum gibt es so viel Anpassung?
".. nicht jedes Detail der Form und des Verhaltens eines Organismus ist notwendigerweise adaptiv. Anpassungen sind jedoch so häufig, dass sie erklärt werden müssen. Darwin betrachtete die Anpassung als das Schlüsselproblem, das jede Evolutionstheorie lösen musste. In Darwins Theorie - wie in der modernen Evolutionsbiologie - das Problem wird durch natürliche Auslese gelöst." - Ridley
Ein weiterer guter Hinweis darauf, was Evolution wirklich ist, stammt aus dem Buch von Charlesworth & Charlesworth:
"Evolution bedeutet kumulative Veränderung der Merkmale einer Population lebender Organismen im Laufe der Zeit. ... Alle evolutionären Veränderungen erfordern zunächst seltene genetische Varianten, um sich unter den Mitgliedern einer Population auszubreiten, die zu einer hohen Häufigkeit ansteigen ..." Charlesworth & Charlesworth, Elements Evolutionsgenetik , Seite XXV
Grundsätzlich sind die Zufallsmechanismen der Evolution (Mutation, Migration, Drift) nicht so gut darin, seltene nützliche Allele in einer Population zu verbreiten wie die Selektion. Selektion ist der Hauptmechanismus, der in der Regel vorteilhafte Allele in einer Population fixieren sollte. Drift, Mutation und Migration führen selten dazu, dass sich die nützlichen (adaptiven) Allele fixieren. Darüber hinaus hat eine Mutation gemäß Fishers geometrischem Anpassungsmodell im Allgemeinen schädliche (maladaptive) Auswirkungen .
Sie können in meiner Antwort hier mehr über den Anpassungsprozess lesen und warum die Selektion keine adaptive Evolution garantiert . Kurz gesagt, Selektion führt zu Anpassung, wenn es eine ausreichende genetische Varianz in der Fitness gibt, die Selektion von einer Generation zur nächsten konstant ist und genetische Korrelationen die Reaktion auf die Selektion nicht behindern. Darüber hinaus können die anderen Evolutionsmechanismen der Selektion entgegenwirken und die Anpassung verhindern. Dies sind einige der Gründe, warum die genaue Simulation der Evolution so schwierig ist.
Der Grund, warum wir nicht sagen können, dass die Komplexität durch Evolution zunimmt, liegt darin, dass keiner dieser Mechanismen zu einer konsistenten Zunahme der Komplexität führt. Während Mutation, Migration und Drift zufällige Auswirkungen auf die Komplexität des Organismus haben, kann Fitness (also Selektion) eine gewisse Beziehung zur Komplexität haben. Um sich zu entwickeln, ist ein gewisses Maß an Komplexität erforderlich, damit die Mindestbedingungen für die Evolution erfüllt werden können. Die Auswahl sollte jedoch im Laufe der Zeit die am besten geeigneten Gene bevorzugen, was von der Nischen-/Adaptionslandschaft und der verfügbaren genetischen Variation abhängt. Auswahl in der realen Welt (im Gegensatz zu alife * world) würde als ungefähr geltenFaustregel: Bevorzugen Sie ein mittleres Komplexitätsniveau, bei dem die Fitness optimiert ist (Individuen sind gut darin, Nachkommen in ihrer Nische zu produzieren), mit minimaler verschwenderischer Komplexität (komplexe Strukturen, die die Fitness nicht steigern).
Zusammenfassend, um Ihre Frage zu beantworten, sehen wir so viele Verbesserungen aufgrund der Auswahl, die zu einem Anpassungsprozess führt, aber Anpassung ist nicht gleichbedeutend mit zunehmender Komplexität. Der Schlüssel zum Verständnis Ihres Problems ist das Verständnis des Unterschieds zwischen dem Evolutionsprozess (Veränderung) und dem Anpassungsprozess (Verbesserung) und dem Unterschied zwischen Optimalität und Komplexität. In der Welt der lebendigen Simulationskomplexität Anpassungsfähigkeit, im eigentlichen Wort Komplexität Anpassungsfähigkeit.
Gute Lektüre finden Sie in einem Link , den AMR in einem Kommentar zu einer anderen Antwort gepostet hat.
* Künstliches Leben (allife) Simulationen der Evolution verwenden im Allgemeinen Komplexität als Proxy für Fitness, so dass die Auswahl richtungsweisend für erhöhte Komplexität ist
Nur als Antwort auf einen Kommentar, den Sie unter Ihrer Frage gemacht haben, warum Simulationen keine "stilisierten Fakten der realen Evolution" produzieren: Wissenschaftler verstehen ziemlich gut, wie Evolution funktioniert (wie in meiner Antwort erklärt, ist sie ein Ergebnis von Auswahl, genetische (Ko-)Variation und Bevölkerungsdemografie), jedoch würde eine Simulation zur Erzeugung „stilisierter Tatsachen, die in der realen Evolution gefunden werden“ eine vollständige und genaue Geschichte der Selektion, genetischen (Ko-)Variation und Bevölkerungsdemografie erfordern, die seit den Anfängen existiert des Lebens. Aus diesem Grund funktioniert die Simulation nicht so, wie Sie es sich vorstellen.
Es könnte hilfreich sein, Evolution überhaupt nicht als Prozess zu betrachten – es impliziert tendenziell eine Art Planung oder Ziele oder ähnliches. Das ist nicht Evolution – Evolution ist einfach eine Tatsache. Wenn wir von „der Evolution des Menschen“ sprechen, beschreiben wir die Geschichte verschiedener menschlicher Vorläufer. Evolution ist im Grunde eine historische Aufzeichnung von Dingen, die in der Vergangenheit in einer bestimmten Umgebung funktioniert haben .
Die meisten Menschen neigen dazu, die Evolution antropomorph zu machen, ihr Ziele zu geben. So etwas gibt es nicht und es verwirrt dich nur noch mehr. Es ist nichts Paradoxes daran, „sich bis zum Aussterben zu entwickeln“ – Evolution ist kein Weg von einem Basisorganismus zu einem verbesserten Organismus. Es ist einfach eine Geschichte der Veränderungen, die in einer Bevölkerung überlebten und gediehen. Manchmal liegt das daran, dass diese Veränderungen den Individuen und Populationen eine bessere Chance gaben, in ihrer Umgebung zu überleben, sodass diese Eigenschaften in einer Population immer häufiger wurden – zum Beispiel Haut, die sich in verhärtete Haut verwandelte, sich in Panzerplatten oder Waffen verwandelte oder besser Schnabel, der es ihm ermöglicht, in eine Nahrungsquelle zu gelangen, die anderen nicht zur Verfügung steht. Manchmal ist es einfach dummes Glück - don ' Vergessen Sie nicht, dass es einen Punkt gab, an dem die gesamte (vor)menschliche Bevölkerung auf eine lächerlich niedrige Zahl reduziert wurde (ich glaube, es waren ungefähr 10.000 Individuen oder vielleicht sogar noch weniger). Es würde nur eine lokale Katastrophe brauchen, um die gesamte menschliche Spezies zu töten, ganz gleich, für wie „verbessert“ und „fortgeschritten“ wir uns selbst halten mögen.
Ein weiteres ziemlich brutales Beispiel wäre die Entwicklung der Photosynthese – als die Atmosphäre begann, sich mit freiem Sauerstoff zu füllen, tötete sie fast alles Leben auf der Erde. Klingt nach einer Verbesserung? Ihre Konkurrenz loswerden? Nun, es hat auch ein massives Wachstum neuer Arten angeheizt, die nicht nur an eine Sauerstoffatmosphäre angepasst waren , sondern diese auch als Energiequelle nutzten! Sie würden von den "Abfallprodukten" der Photosynthese nicht nur gedeihen, sie würden sie sogar verzehren.
Selbst wenn Sie die Evolution als einen Prozess beschreiben wollten, der die Fitness verbessert, dürfen Sie nicht vergessen, dass eine Veränderung, die Ihre Reproduktionsraten in einer Umgebung verbessert, Sie in einer anderen behindern (oder töten) kann.
Als Prä-Koala-Bären zu ausschließlichen Eukalyptusvoren wurden, verschaffte ihnen das einen Vorteil – sie hatten eine Nahrungsquelle, die sonst niemand nutzen konnte. Aber es machte sie auch zu 100% abhängig von Eukalyptus. Wenn Eucalyptus stirbt, werden sie es auch tun. Etwas, das wohl eine Verbesserung war, kann leicht das Töten Ihrer gesamten Spezies sein. Es "verbesserte" nur ihre Fähigkeit, in einer bestimmten Umgebung zu überleben und zu gedeihen - es sperrte sie auch vollständig in ihrer Nische ein.
Zusammenfassend:
Ich klinke mich hier ein. Sowohl als Wissenschaftler als auch als Software-Ingenieur.
Erstens geht es bei der Evolution überhaupt nicht um Verbesserung. Es geht ums Überleben und zufällige Veränderungen. Es gibt ebenso viele, wenn nicht mehr Mutationen, die nachteilig sind. Aber sie neigen dazu, nicht zu überleben.
Andererseits sind genetische Algorithmen ein Versuch, einen ähnlichen Prozess der Mutation und des Überlebens des Stärkeren zu nutzen.
Aber der erste Schritt in einem genetischen Algorithmus besteht darin, eine Fitnessfunktion zu definieren. Diese Funktion wird die schwächsten Algorithmen aussortieren, genau wie eine Umgebung das Leben in der realen Welt tötet.
Eine gute Einführung in Genetic Algo finden Sie unter https://www.youtube.com/watch?v=qv6UVOQ0F44
Diese Fitnessfunktion wird jedoch nur für bestimmte Ziele optimiert. Zum Beispiel wird eine schlecht abgestimmte Fitnessfunktion das Leben auf der Erde entweder durch die Büroklammer-Apokalypse beenden oder Skynet hervorbringen.
In diesen Fällen verbessert sich der Algorithmus nicht in Richtung der gewünschten Ziele. Aber es verbessert sich trotzdem.
Eine weitere Komplexität besteht darin, dass die Genetik eine sehr gierige Optimierungsstrategie ist. Mutationen sind in der Regel klein, da sich große Mutationen häufiger von optimalen Lösungen entfernen. Das bedeutet, dass die Evolution nur lokale Maxima finden kann und oft die globalen Maxima verfehlt.
Daher können Verbesserungen nur auftreten, wenn die neuen Maxima mit geringen Tunnelkosten verbunden sind.
Ein Beispiel dafür findet sich in den Augen von Säugetieren. Unser Sehnerv verläuft durch die Netzhaut und verbindet sich mit der Vorderseite unserer Netzhaut und blockiert die Netzhaut physisch daran, eine optimale Arbeit zu leisten. Wenn die Evolution in der Lage gewesen wäre, ein globales Maximum zu finden, dann hätten sich Säugetiere entwickeln können, um tintenfischähnliche Augen zu haben, die von hinten wandern.
Wenn es bei der Evolution um reine Verbesserung gegangen wäre, hätten wir unseren blinden Fleck schon vor vielen, vielen Generationen beseitigen sollen.
Menschliche Vorfahren wurden jedoch selten von Kreisen und Kreuzen angegriffen, die auf dem afrikanischen Kontinent genau voneinander beabstandet sind.
Zu sagen, dass es bei Evolution um Verbesserungen geht, ist, als würde man eine Schule gründen, in der es keinen Unterricht gibt, und man jedes Jahr die unteren 10 % der Schüler vertreibt.
Evolution bringt verzweigte Bäume hervor, und Verzweigung ist Vielfalt.
Fitness ist mit Komplexität verbunden und mit Ausstrahlung in mehr oder weniger herausfordernde Umgebungen. Die Fitness steigt mit Vielseitigkeit und zusätzlichen Funktionen, im Gleichgewicht innerhalb einer Nische und für den Wechsel über Nischen hinweg. Sind Kaltblüter einfacher als Warmblüter? Der Konsens ist, dass sie einfacher, weniger geeignet und weltweit überholt sind. Auch wenn eine Eidechse so viele Gene wie ein Mensch hat (40.000), ist sie weniger komplex als ein Mensch.
Nehmen wir zum Beispiel Motilität. Fortbewegung ist komplex im Vergleich zu passiver oder sesshafter Verdrängung. Die meisten Prokarioten haben eine Art Beweglichkeit, Flimmerhärchen und Geißeln entwickelt. Die einfacheren Prokarioten wurden aus der Existenz gefressen, als die beweglichen zu dominieren und zu durchdringen wuchsen. Es gibt ein Raubtier-Beute-Problem, das zum Aussterben einfacherer, langsamerer Arten und zur Förderung komplexerer Arten geführt hat. Diejenigen, die überlebten, taten dies, indem sie Verteidigungsfunktionen hinzufügten.
Es wird angenommen, dass das Leben in einfacheren Umgebungen mit weniger biochemischen und physikalischen Schwankungen begann, als es sich später entwickelte. Eukaryoten haben sich nicht wieder zu Prokaryoten entwickelt, obwohl sie es könnten, und Eukaryoten haben mehr Spielraum für Komplexität, genauso wie Legoblöcke in mehreren Zahlen nicht so einfach sind wie einzelne Blöcke.
Bei der Evolution geht es auch um die blinde Nutzung einer anfänglich kleinen, aber möglicherweise viel größeren Speicherbank von vielen Gigabyte.
Sofern das Leben nicht in größerer Menge begann, als es jetzt existiert, erfordert die Evolution, dass natürliche Prozesse im Laufe der Zeit die Gesamtmenge an genetischem Material (DNA) auf unserem Planeten erhöht haben.
Ich begebe mich hier auf die Planke eines Piraten der Logik. Das tut mir leid.
Bei Überlebensfitness geht es um erhöhte Komplexität, wenn die Umgebung immer komplexer wird. Evolution verursacht Komplexität...
Veränderung ist ein additiver Prozess, und je mehr Veränderung provoziert wird, desto mehr zusätzliche Funktionen ergeben sich tendenziell.
Je komplexer der Weg war, um zum aktuellen Stadium der Spezies zu gelangen, desto größer wird die additive Komplexität. (Auch die DNA hält die Gene aus alten Umgebungen fest, um nicht viele wertvolle Jahre zu verlieren, die damit verbracht wurden, nützliche Gene / Biochemien zu finden, während neue hinzugefügt werden). Bei der Evolution kann es jedoch um die Eroberung weniger komplexer Umgebungen gehen:
Setzen Sie einen Fisch in eine Höhle ohne Licht, konstante Temperatur und einfache Aufgaben, verliert er einige seiner komplexen Gene und kann mit der Zeit genetisch einfacher werden als ein Fisch, der in einem Fluss lebt. Es erfordert weniger Sinne, weniger thermische Anpassungen, weniger Bewegungsdruck und weniger Artenkonkurrenz. Es ist selten, dass Arten im Allgemeinen rückläufig sind, sie neigen dazu, ihr Verbreitungsgebiet zu erweitern, aber in der Tiefsee und in Höhlen kann es zu lokomotiven und biochemischen Rückläufigkeiten kommen.
Eine größere Größe führt in den meisten Situationen zu einer erhöhten Fitness: größere Stoffwechselreserven, weniger Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen, ein größerer Raubtier-Bete-Vorteil ... und eine größere Größe bedeutet mehr Zellen, unterschiedlicher Fortbewegungsdruck, was eine andere Verteilung der Stoffwechselressourcen bedeutet (Lymphe, Verdauung, Blut). und das ist die Essenz Ihres komplexen Themas: Fördern Umgebungen Komplexität? Wenn ja, wie "komplex" sind die Umgebungen in den Land- / Meeresbiomen des Universums? Geologie, Klima und Hydrologie sind von unglaublicher Komplexität ... Also ... können wir sagen, dass es bei der Evolution nicht um die Eroberung neuer Umgebungen geht? Es bedarf eines guten Philosophen, um diese Frage zu beleuchten.
Der Druck liegt häufiger auf gesteigerter Leistung in einem komplexen Umfeld mit hochkomplexen Lebensmitteln und Fortbewegungsmitteln.
Erhöhte Komplexität ist eher eine unvermeidliche Verzweigung des Evolutionsprozesses durch Zeit und Raum als eine direkte und unvermeidliche Voraussetzung dafür.
Da sich Arten in neue Nischen entwickeln, ist der logischste und effizienteste Weg, die Gene für alte Nischen in der DNA-Bibliothek zu behalten und neue daneben hinzuzufügen. Wenn der Organismus keine Gene aus alten Nischen behalten und sie für einen Teil seiner Mutationen verwenden würde, wäre er weniger geeignet. Nützliche Gene sind kostspielig, es kann Millionen von Jahren dauern, sie zu finden, zum Beispiel Je mehr ein Werkzeugkasten der Biochemie und Morphologie.
Für die Biochemie „entdeckt“ das Leben neue Materialien und Proteine und setzt sie ein, und es führt Aufzeichnungen über diese Materialien, wenn sie nicht mehr benötigt werden.
Eine Meeresschnecke kann sich zu einem Wirbeltierfisch entwickeln, aber ein Fisch kann sich nicht zurück zu einer Schnecke entwickeln, weil Komplexität die Fitness verbessert, also können wir vielleicht sagen, dass Fitness und Komplexität nicht voneinander getrennt werden können.
Veränderung ist eine komplexe Sache, und bei Evolution geht es um Veränderung, also fügt Evolution für mich jedes Mal, wenn sie sich verändert, Komplexität hinzu.
Der einfachste Weg, es zu betrachten, ist, dass es eine nahezu unendliche Anzahl von Möglichkeiten gibt, komplexer zu sein, aber eine sehr begrenzte Anzahl von Möglichkeiten, einfacher zu sein. Es gibt noch weniger Möglichkeiten, einfach zu sein. Selbst bei rein zufälligen Variationen werden Sie also im Laufe der Zeit, wenn alle Dinge gleich sind, komplexere Organismen erhalten.
Dies gilt umso mehr, wenn Sie Konkurrenten und Konkurrenz berücksichtigen, zu einfach vorgehen und die Fähigkeit verlieren, Dinge zu tun, die Sie wirklich brauchen, um mit dem Rest des Lebens um Sie herum zu konkurrieren, zu einfach vorgehen und Sie nicht schnell genug reproduzieren können um mit all den Dingen Schritt zu halten, die dich fressen. Auf der anderen Seite können die Kosten der Komplexität durch bessere Fähigkeiten ausgeglichen werden. Stellen Sie sich darüber hinaus ein Lineal vor, das auf der einen Seite so einfach wie das Leben sein kann und dennoch funktioniert und auf der anderen Seite so komplex wie das Leben sein kann und dennoch funktioniert. Das erste Leben wird dem einfachsten möglichen Leben ziemlich nahe kommen, also werden die meisten möglichen Lebensweisen komplexer sein, also auch wenn Sie selektiven Druck so oder so ignorieren, wird es nur zufällige Variationen geben erschaffe ein komplexeres Leben als ein einfaches Leben.
Stellen Sie sich vor, ich stehe mit dem Rücken zu einer Klippe und werfe einen Ball willkürlich in die Luft. Jetzt, nachdem ich tausend Bälle geworfen habe, wird die große Anzahl von Bällen, die ich finde, vor mir liegen, nicht weil ich aktiv versuche, sie zu werfen da aber die meisten Bälle, die zurückfallen, verloren gehen, (für unsere Analogie aussterben)
Martinkunew
WYSIWYG
WYSIWYG
Dateiunterwasser
James
rg255
James