Questão:
Quão rápidas devem ser as mutações para a ficção científica pesada?
MatthewMartin
2011-01-15 09:43:12 UTC
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Fiquei perturbado com a taxa de evolução humana no Waterworld - talvez 500 anos para evoluir os humanos com guelras * e cerca de 1000 anos para se tornar (voltar?) algo que é mais forte do que um chimpanzé e mais rápido do que um Olímpico velocista.

Quanto tempo deve levar para desenvolver esse tipo de característica?

  • E quando eu vi o mundo da água pela primeira vez, pensei que era uma mutação de única geração e Kevin Kostner era a primeira a ter guelras que funcionavam muito bem, que também pareciam rápidas.
E o fato de que a maior parte do mundo estava coberto de água não incomodava você?
Se bem me lembro, Costner não era o único com guelras? Nesse caso, ele seria apenas uma mutação aleatória e não representaria realmente a evolução de uma nova espécie. (Deixando de lado o fato de que coisas úteis, como guelras, não surgem de repente.)
@Bill o lagarto: Apenas um à esquerda. Presumivelmente, ele tinha pais com as mesmas mutações. Eles fazem alusão a isso no filme.
@DampeS8N: Obrigado. Eu preciso assistir isso novamente. Lembro que foi um fracasso gigante, mas achei que foi melhor do que as análises.
@Bill, o lagarto: Na verdade, eu realmente gosto do filme. É uma brincadeira divertida, bem representada e me lembrou muito de * Piratas da Água Negra *
Oito respostas:
#1
+28
Martha F.
2011-01-16 22:04:51 UTC
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A resposta curta é que a evolução não poderia criar guelras nos humanos. Não funciona assim, a menos que estejamos falando de milhões de anos. No entanto, se os humanos em Waterworld tivessem engenharia genética, é perfeitamente razoável acreditar que eles poderiam criar um humano com guelras em 50 anos. A longa explicação está abaixo, junto com uma descrição bem detalhada de como funciona a evolução.

Acho que um dos problemas ao discutir a evolução é que estamos combinando dois processos diferentes.

O primeiro são as mutações. Eles aparecem em populações em alguma taxa - que pode ser diferente para diferentes espécies e para diferentes populações. Uma população exposta a altos níveis de radiação pode ter um alto nível de mutação. No entanto, a mutação é aleatória. E muitas das mutações serão prejudiciais - até o ponto de causar um grande número de gestações malsucedidas. (Altas taxas de aborto espontâneo ou de morte durante ou logo após a gravidez - ou de óvulos inviáveis ​​em uma espécie de postura.)

Mesmo atualmente em humanos, há uma taxa bastante alta de gestações malsucedidas . 15% das gravidezes conhecidas resultam em aborto espontâneo - e provavelmente há ainda mais que não sabemos, porque acontecem antes mesmo de a mulher saber que está grávida. Muitas vezes, esses abortos espontâneos ocorrem porque o óvulo fertilizado não se desenvolve adequadamente e você nunca passa do blastocisto para o feto. Em vez disso, você obtém lixo que o corpo da mulher descarta em um aborto espontâneo.

O segundo processo é a seleção. Mutações que não são prejudiciais o suficiente para causar a morte resultarão em novos seres. Mas a questão fundamental em termos de evolução é: esses seres se reproduzem? E essa prole também vai se reproduzir? Na seleção natural, o ambiente pode determinar se um indivíduo sobrevive o suficiente para se reproduzir. Algumas mutações podem afetar este processo. Se uma mutação torna um indivíduo fértil por um período mais longo, eles podem ter mais descendentes. Da mesma forma, se uma mutação garante que o indivíduo sobreviva por mais tempo, isso pode levar a mais descendentes. Ou se uma mutação torna o indivíduo um pai mais atraente (caudas longas e coloridas em pavões, por exemplo), é mais provável que acasalem.

No entanto, com os humanos, há um fator atenuante. Temos ferramentas que podem levar à sobrevivência de seres que, de outra forma, não sobreviveriam. Veja o exemplo do Waterworld : temos barcos e os meios para construí-los. Portanto, em curto prazo, não haveria nenhuma pressão de sobrevivência para fazer com que qualquer mutação fosse benéfica o suficiente para causar uma mudança na população. No longo prazo, entretanto, começaríamos a ficar sem maneiras de consertar os barcos. É muito mais difícil cortar árvores ou extrair minério se não houver terra seca. Nesse ponto, a sobrevivência de quem consegue ficar mais tempo fora dos barcos pode de fato começar a afetar a população.

Há também uma questão de seleção "não natural" ou reprodução seletiva. Podemos ver isso nos cães. Os lobos são praticamente iguais em todo o mundo. Mas quando os humanos começaram a domesticar caninos, começamos a escolher quais machos cruzar com quais fêmeas. Portanto, se quisermos cães particularmente pequenos, cruzamos os menores machos com as menores fêmeas e, em cada geração, continuamos o processo. Eventualmente, acabaremos com cachorros de brinquedo, porque estamos selecionando para esse recurso. (Uma versão fascinante desse processo foi usada em 1800 para criar ovelhas e gado com mais carne.)

Acho que um dos aspectos mais confusos da evolução, no entanto, é a ideia de que podemos desenvolver um órgão completamente novo (guelras) do nada. O que as mutações fazem é mudar o projeto do que já está lá. Por exemplo, eles podem permitir uma capacidade pulmonar ligeiramente superior, o que permitiria às pessoas prender a respiração por mais tempo. Com o tempo, se isso for benéfico o suficiente, ele se espalharia e talvez até aumentasse ainda mais. Mas a evolução é aleatória. Mas a evolução não pode começar do zero. Tudo o que pode acontecer é que os planos atuais podem ser ajustados. Portanto, podemos começar a brincar com a capacidade pulmonar, mas nossos genes não podem criar aleatoriamente algo que seja totalmente funcional do zero. Para um novo órgão evoluir levaria muito mais tempo do que para uma pequena mudança, como ser capaz de prender a respiração por mais tempo para se espalhar.

A única coisa que importa na evolução natural é se há uma maior probabilidade de produzir descendentes a partir dessa mutação. Em caso afirmativo, a mutação é selecionada. Se não, é selecionado contra. Mas a maioria das mutações não tem efeito. (Uma mutação pode causar, por exemplo, o aparecimento de covinhas não apenas em suas bochechas, mas também em seus cotovelos.) Esta é uma mutação completamente inútil em termos de sobrevivência. Mas pode acontecer de ser transmitido simplesmente por acaso. (Nossa pessoa com covinhas no cotovelo também pode ter muitos filhos.) Esta é a evolução como normalmente acontece. Se uma mutação não for prejudicial, é provável que seja transmitida ou não.

É por isso que em muitas das raças de animais mais radicais, existem outros fatores que tendem a ser transmitidos junto com a característica para a qual foi selecionada. (Por exemplo, cavalos puro-sangue, que foram criados para velocidade, tendem a ter uma série de problemas, incluindo coração pequeno e sangramento dos pulmões.)

O último fator a considerar é um elemento básico da ficção científica - engenharia genética. É aqui que pegamos a sequência de DNA para fazer crescer a característica X e colocá-la no DNA da criatura Y. Ou onde entramos no DNA de um organismo e cortamos pedaços de que não gostamos. Atualmente, isso está sendo feito em várias áreas. O mais comum é o trabalho realizado em plantações como tomate ou tabaco. (Basta fazer uma pesquisa por alimentos geneticamente modificados para ver uma amostra da gama de discussão sobre o assunto.)

Dependendo de quando Waterworld deveria acontecer, isso seria meu voto para a origem mais provável das guelras do personagem de Kevin Costner. Teoricamente, isso poderia acontecer em uma geração, embora provavelmente ocorram várias tentativas em que os genes não são expressos de maneira adequada, ou não funcionam direito, ou causam problemas para algum outro sistema. (Eu acredito que as guelras estavam em seu pescoço, que já está repleto de outras coisas, como os vasos sanguíneos que levam ao cérebro - se as guelras interferissem nelas, o bebê modificado não sobreviveria.)

Fantástico! Alguma justificativa para toda a água? :)
Não. Além do básico, não fiz a pesquisa. (http://tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/DidNotDoTheResearch) :-)
Ótima resposta, Martha F.
A engenharia genética (por exemplo, iniciada no "início" do dilúvio global) é uma boa explicação! Na verdade, quando eu vi esse filme, minha visão dele saltou um pouco na cena "Ele tem guelras". Não era absolutamente necessário ter isso no filme. A história de fundo é de alguma forma crível com as calotas polares derretidas, mas isso ... :-(
+1 Resposta incrivelmente incrível e bem fundamentada!
+1 para mutações prejudiciais; mutações genéticas aleatórias têm maior probabilidade de causar câncer de pulmão do que guelras.
Uma enxurrada de pequenos meteoritos de gelo e experimentos gentech humanos blasfemos para a elite poderiam funcionar.
#2
+9
DampeS8N
2011-01-15 11:44:40 UTC
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A evolução é uma coisa engraçada. Você não pode pedir magia. A verdadeira resposta é que os pulmões humanos provavelmente nunca se transformariam em guelras. Afinal, olhe para cada mamífero marinho. Nenhum deles perdeu os pulmões por causa das guelras. Os pulmões são melhores.

O que você veria é uma capacidade pulmonar aumentada e a capacidade do sangue de transportar mais oxigênio. E esse tipo de mudança pode acontecer muito rapidamente se for devidamente selecionado. No entanto, teria sido o pessoal do mar que teria adquirido essa habilidade. Nenhum grupo de pessoas que teve a sorte de encontrar a única massa de terra que restou na terra.

Mudanças como eu descrevi acima poderiam facilmente tornar os humanos aquáticos em 500 anos. Isso é cerca de 25 gerações. Isso é longo o suficiente para pés e mãos palmados, com certeza, e longo o suficiente para pelo menos uma capacidade pulmonar dobrada e, provavelmente, para vasos sanguíneos mais largos e um aumento na quantidade de sangue, se não um aumento na capacidade de armazenamento desse sangue.

Desde que esses sejam realmente recursos de sobrevivência para humanos. Isso basicamente exigiria que eles vivessem na água em tempo integral e provavelmente viria com muitas outras adaptações semelhantes às dos golfinhos.

Essas certamente pareceriam características de sobrevivência, dado o ambiente.
A taxa na qual os organismos evoluem depende fortemente de quão urgentemente é necessário para que eles evoluam. O planeta inteiro coberto de água parece um impulso grande o suficiente para causar mutações rápidas, já que aqueles que estavam menos aptos a sobreviver morreriam rapidamente.
Organismos @13Tazer31: não evoluem apenas porque precisam. Uma mudança no ambiente não causa mutações, ela causa a sobrevivência daqueles organismos que simplesmente sofreram mutações de maneiras úteis. O planeta coberto de água não desencadearia a evolução das guelras nos humanos. As espécies têm muito mais probabilidade de simplesmente morrer após um evento catastrófico.
@Bill Eu não disse que eles evoluem porque precisam, eu disse que a taxa em que eles evoluem depende de quão extremamente seu ambiente muda. Claro que há um limite superior para isso, onde a mudança é muito extrema fazendo com que a espécie se extinga. Mas se a mudança for altamente extrema, mas não tão extrema a ponto de matar todos, apenas os mais capazes de sobreviver (aqueles com as mutações mais benéficas) sobreviverão e se reproduzirão, causando assim uma evolução mais rápida em oposição a mais dos menos aptos sobrevivendo e reproduzindo também.
@13Tazer31: Eu o entendi mal quando você disse "impulso para causar mutações rápidas ..." Meu ponto é que a ocorrência ou não de mutações é aleatória e não uma condição do ambiente. Se seu ponto-chave é "causar mutações ** rápidas **", isso muda meu entendimento do que você está dizendo.
Minha escolha de palavras pode não ter sido a melhor, desculpe. Você está definitivamente certo sobre as mutações que ocorrem aleatoriamente.
As coisas que mencionei podem nem exigir mutações. Não sou um especialista no assunto de quais genes aumentam o tamanho dos pulmões ou tornam os vasos sanguíneos maiores.
#3
+4
PearsonArtPhoto
2011-01-15 11:01:58 UTC
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Acho que Ringworld acertou, algo em torno de 250 mil anos para algumas mudanças moderadas, mas nada como brânquias por um longo tempo, então ...

#4
+4
user48
2011-01-15 20:46:53 UTC
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Eu concordo com @ DampeS8N. Pense nos cetáceos (baleias, golfinhos, coisas) - 50 milhões de anos de evolução em direção à vida aquática e eles ainda respiram o ar atmosférico usando pulmões normais.

Os cetáceos precisavam de cerca de 10-20 My para serem bons aquáticos; claro que a velocidade da evolução é uma coisa muito variante, especialmente olhando apenas para o fenótipo, mas esta é uma aproximação bastante razoável para humanos aquáticos.

#5
+3
Dr G
2011-01-15 18:36:21 UTC
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Não acho que tenhamos uma teoria sólida sobre a especiação de mamíferos. Gostaria de receber algumas dicas de pessoas mais experientes na área.

Quanto à ficção científica, gosto da Rádio de Darwin de Greg Bear e dos filhos de Darwin que são de fato ficção científica rígida sobre a evolução humana e, mais especificamente, a especiação. Nesses livros, a especiação é repentina, seguindo uma teoria do salto evolutivo.

A especiação é uma questão diferente e depende da nomenclatura. (A especiação é quando algo evoluiu o suficiente para ser uma espécie diferente.) A teoria do salto na evolução é chamada de equilíbrio pontuado e é baseada na ideia de que a evolução funciona relativamente rápido quando há uma pressão ambiental alta o suficiente para fazer mudanças, mas caso contrário , as mutações não oferecem benefícios suficientes para mudar a população como um todo, então as coisas tendem a se igualar.
#6
+3
JDMyers
2012-06-22 02:30:13 UTC
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Se você acredita na evolução, as guelras não seriam um traço novo, mas um traço recessivo que ressurge devido a uma mutação aleatória ou alguma força externa.

Posso estar enganado, não sou médico ou geneticista, mas acredito que me lembro de ter lido que em algum ponto do processo de gestação humana nós (humanos) de fato temos guelras que se convertem / evoluem em pulmões conforme a gravidez avança.

Também poderíamos ter um pouco fora do assunto e discutir o líquido de respiração dos humanos Tenho certeza de que todos nós vimos o Abismo. Nesse filme, Ed Harris usa uma roupa de mergulho que usa líquido saturado de oxigênio para permitir que ele desça a grandes profundidades. Não tenho conhecimento de nenhum terno disponível comercialmente no momento, mas não ficaria surpreso se ele existisse. E embora possa não haver roupas de mergulho, esta tecnologia é testada com vítimas de queimaduras e bebês prematuros cujos pulmões ainda não são capazes de processar o oxigênio da atmosfera.

#7
+2
AncientSwordRage
2012-06-22 00:34:38 UTC
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Se o crescimento das guelras for apenas algo ativado ou desativado por certos genes de controle, chamados genes hox, pode permitir que as guelras cresçam, pois o feto humano tem as fendas certas para se desenvolver em guelras, em vez de um queixo. Embora isso possa significar que o humano foi deformado, porque eles não têm mais o que aquele gene hox ativaria.

Mas é muito improvável que as guelras voltem a evoluir por evolução divergente, algum outro mecanismo seria mais provavelmente eu imagino, considerando que ainda não chegaram aos golfinhos. Como tal, eu diria que é uma aposta bastante segura que isso não aconteceria.

Então, em resumo, dependendo de qual característica e quais genes estão envolvidas, as mutações podem ocorrer durante um 'punhado de gerações' ou centenas de milhares de gerações!

#8
-1
scope_creep
2011-01-18 06:26:50 UTC
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Lembro-me de ter lido um artigo da New Scientist alguns anos atrás, e era um artigo que discutia como antropólogos e biólogos achavam que era provável que os olhos evoluíssem em menos de 100 mil gerações, e isso era pesquisa científica. Uma geração é 30 anos na terra da ciência.

Então, se você usar 300.000 anos como métrica para os olhos, qualquer evolução que fosse projetada para permitir que uma espécie crescesse guelras para obter melhor alimento e se tornar melhores caçadores, acho que levaria mais tempo, já que as guelras estão em seu pescoço. Como é uma vantagem evolutiva autônoma e menos complexa que os olhos, mas ainda um novo órgão no pescoço, levaria um semelhante, um pouco menos, pois as guelras são muito menos complexas como os olhos, ou um pouco mais longo porque as pessoas gastariam muito de tempo na água, para fazer a evolução acontecer.

Então, usando essa métrica, levaria entre 250.000 e 500.000 anos e não mais do que isso.

@mbq, no que diz respeito aos 50 milhões de cetáceos e cetáceos sem brânquias, acho que os motivos pelos quais os cetáceos nunca desenvolveram algum tipo de sistema branquial, se deve à quantidade de Oxigênio então necessária. Eles precisam de uma grande quantidade, até mesmo um dophin tem mais de 10 pés, muito maior do que nós, e relacionado ao fato de eles terem sangue quente. Eles precisam de grande quantidade de oxigênio, que nunca seria recuperável com as guelras maiores, da água do mar, daí a respiração superficial. Não sei se é plausível, mas temos cerca de 1/4 do tamanho de um golfinho ....

Quanto mais eu leio isso, pode estar errado, além dos olhos. Você tem tubarões-baleia, que são do tamanho de pequenas baleias, e respiram através das guelras. Então eu acho que é um ramo diferente da Árvore da vida. Eles teriam que evoluir, uma vez que os mamíferos estão no alto da árvore.
* Wince. * Não - a "árvore da vida" é uma metáfora. Não há "posição superior" na evolução. O que acontece é que a evolução faz mudanças aleatoriamente. Tudo o que funciona é mantido. Portanto, se um grupo desenvolve guelras e elas funcionam, elas permanecem por perto. Outro grupo desenvolve pulmões e eles funcionam, então eles permanecem por perto. Nenhum deles é superior ou mais evoluído. É tudo sobre a primeira solução, não necessariamente a "melhor" solução. A evolução não se preocupa se existe uma maneira melhor de fazer as coisas - apenas se ISSO funcionar bem o suficiente.
Er ... 100k vezes 30 são três milhões de anos.


Estas perguntas e respostas foram traduzidas automaticamente do idioma inglês.O conteúdo original está disponível em stackexchange, que agradecemos pela licença cc by-sa 2.0 sob a qual é distribuído.
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