![\"\"](\"http:\/\/criticalbiomass.blog.hu\/media\/image\/201012\/sematikus%20abra.jpg\")
Richard E. Lenski \u00e9s munkat\u00e1rsai \u00e9ppen erre v\u00e1llalkoztak, sz\u00e1m\u00edt\u00f3g\u00e9pes programokkal, mondhatni digit\u00e1lis \u00e9l\u0151l\u00e9nyekkel modellezt\u00e9k egy bonyolult m\u0171k\u00f6d\u00e9s kialakul\u00e1s\u00e1t. Mint tudjuk, az evol\u00faci\u00f3 h\u00e1rom alapfelt\u00e9tele, hogy a r\u00e9sztvev\u0151 egys\u00e9gek \u00f6nmagukat lem\u00e1solj\u00e1k, szaporodjanak (1), magukhoz hasonl\u00f3 ut\u00f3dokat hozzanak l\u00e9tre, hogy ezekben a m\u00e1solatokban id\u0151nk\u00e9nt hib\u00e1k, mut\u00e1ci\u00f3k t\u00f6rt\u00e9njenek (2) \u00e9s v\u00e9g\u00fcl, hogy az egyes v\u00e1ltozatok \u00e9letk\u00e9pess\u00e9ge k\u00fcl\u00f6nb\u00f6zz\u00f6n, (3) azaz szelekci\u00f3s nyom\u00e1s hasson az egys\u00e9gekre. A k\u00eds\u00e9rletben haszn\u00e1lt digit\u00e1lis \u00e9l\u0151l\u00e9nyek ezt a h\u00e1rom felt\u00e9telt teljes\u00edtett\u00e9k, \u00f6nmagukat m\u00e1solt\u00e1k, id\u0151nk\u00e9nt hib\u00e1san \u00e9s v\u00e9gig versengtek egym\u00e1ssal. A modellhez az Avida<\/a> platformot haszn\u00e1lt\u00e1k, ahol az egyes digit\u00e1lis \u00e9l\u0151l\u00e9nyek egym\u00e1st\u00f3l f\u00fcggetlen\u00fcl szaporodnak, \u00e1m id\u0151nk\u00e9nt hib\u00e1s m\u00e1solatok k\u00e9sz\u00fclnek r\u00f3luk, energi\u00e1t pedig a k\u00f6rnyezett\u0151l f\u00fcgg\u0151en k\u00fcl\u00f6nb\u00f6z\u0151 logikai m\u0171veletek teljes\u00edt\u00e9s\u00e9vel nyerhetnek. A genomjuk egy k\u00f6rk\u00f6r\u00f6s utas\u00edt\u00e1ssor, amelyeket egym\u00e1s ut\u00e1n hajt v\u00e9gre, kiv\u00e9ve, ha az utas\u00edt\u00e1s egy m\u00e1sik utas\u00edt\u00e1shoz ugrasztja. Minden egyes utas\u00edt\u00e1s huszonhat f\u00e9le lehet, ezek l\u00e1that\u00f3ak a m\u00e1sodik \u00e1br\u00e1n. Az indul\u00f3 program csak szaporodni volt k\u00e9pes, semmilyen logikai m\u0171veletet sem hajtott v\u00e9gre, saj\u00e1t mag\u00e1t utas\u00edt\u00e1sonk\u00e9nt m\u00e1solta le. A m\u00e1sol\u00e1sba azonban hib\u00e1k cs\u00fasztak, pontmut\u00e1ci\u00f3k inszerci\u00f3k \u00e9s del\u00e9ci\u00f3k t\u00f6rt\u00e9ntek a digit\u00e1lis \u00e9l\u0151l\u00e9nyek genomj\u00e1ban. A kutat\u00f3k semmilyen el\u0151felt\u00e9telt sem szabtak a mut\u00e1ci\u00f3knak, az egyes mut\u00e1ns genomok m\u0171k\u00f6d\u00e9se egyed\u00fcl az utas\u00edt\u00e1sk\u00e9szlet\u00fckt\u0151l f\u00fcgg\u00f6tt. \u00c9ppen \u00fagy mint a term\u00e9szetben, a mut\u00e1ci\u00f3k t\u00f6bbs\u00e9ge az Avida programban is h\u00e1tr\u00e1nyos vagy semleges, csak kis r\u00e9sz\u00fck el\u0151ny\u00f6s.<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/criticalbiomass.blog.hu\/media\/image\/201012\/utasitaskeszlet.jpg\")
A szelekci\u00f3s nyom\u00e1st a rendszerben az jelenti, hogy az egyes \u00e9l\u0151l\u00e9nyek az utas\u00edt\u00e1sok v\u00e9grehajt\u00e1s\u00e1hoz sz\u00fcks\u00e9ges energi\u00e1\u00e9rt versengenek, ennek az alapegys\u00e9ge az egy utas\u00edt\u00e1s v\u00e9grehajt\u00e1s\u00e1ra elegend\u0151 energiamennyis\u00e9g, ezt nevezt\u00e9k SIPnek (single-instruction processing). Az Avida programban minden egyes \u00e9l\u0151l\u00e9ny k\u00e9t m\u00f3don juthat SIPhez:<\/p>\n
Minden egyes egyed a genomj\u00e1nak hossz\u00e1val ar\u00e1nyos mennyis\u00e9g\u0171 SIPet kap, \u00e1m programja v\u00e9grehajt\u00e1s\u00e1val b\u00e1rmely digit\u00e1lis \u00e9l\u0151l\u00e9ny enn\u00e9l t\u00f6bb SIPet szerezhet mag\u00e1nak, egy \u00e9s k\u00e9t bemeneti \u00e9rt\u00e9ken v\u00e9gzett logikai utas\u00edt\u00e1ssorok v\u00e9grehajt\u00e1s\u00e1val 32 bitnyi sz\u00e1msorokon. Viszont a genomot fel\u00e9p\u00edt\u0151 26 utas\u00edt\u00e1sb\u00f3l csak egyetlen egy a nand (not and) logikai m\u0171velet, \u00edgy ezek az utas\u00edt\u00e1ssorok nem hozhat\u00f3ak l\u00e9tre egyszer\u0171en a megfelel\u0151 m\u0171veletek egym\u00e1s ut\u00e1n illeszt\u00e9s\u00e9vel, r\u00e1ad\u00e1sul a nand is csak a megfelel\u0151 bemeneti-kimeneti parancsokkal egy\u00fctt m\u0171k\u00f6dik. Az egyes logikai utas\u00edt\u00e1sok sikeres emul\u00e1l\u00e1s\u00e1\u00e9rt kapott SIP n\u00f6veked\u00e9s l\u00e1that\u00f3 az \u00e1br\u00e1n. Mint l\u00e1that\u00f3, az EQU utas\u00edt\u00e1s v\u00e9grehajt\u00e1sa jelenti a legnagyobb el\u0151nyt, mivel ez legkevesebb \u00f6t nand utas\u00edt\u00e1ssal hajthat\u00f3 v\u00e9gre, ez a legbonyolultabb. Az emberi er\u0151vel \u00edrott legr\u00f6videbb program, ami ezt a m\u0171veletet hajtja v\u00e9gre tizenkilenc utas\u00edt\u00e1sb\u00f3l \u00e1ll, \u00e1m ez nem k\u00e9pes oszt\u00f3dni. (Ez a program megtal\u00e1lhat\u00f3 a kieg\u00e9sz\u00edt\u0151 adatok<\/a> k\u00f6z\u00f6tt, programoz\u00f3 v\u00e9n\u00e1j\u00faak pr\u00f3b\u00e1lkozhatnak r\u00f6videbbet \u00edrni.)<\/p>\n Nyilv\u00e1n nem t\u00fal meglep\u0151 az eredm\u00e9ny: A k\u00f6r\u00fclbel\u00fcl tizen\u00f6tezer nemzed\u00e9ken \u00e1t v\u00e9gzett k\u00eds\u00e9rletekben akadt olyan popul\u00e1ci\u00f3, amely a legbonyolultabb EQU m\u0171veletet is elv\u00e9gezte. Richard E. Lenski honlapj\u00e1n<\/a> megtal\u00e1lhat\u00f3 a k\u00eds\u00e9rlet \u00f6sszes adata, p\u00e9ld\u00e1ul az EQU utas\u00edt\u00e1st v\u00e9grehajtani k\u00e9pes digit\u00e1lis \u00e9l\u0151l\u00e9ny teljes lesz\u00e1rmaz\u00e1si f\u00e1ja is. Az eredeti program \u00f6tven utas\u00edt\u00e1sb\u00f3l \u00e1llt, a v\u00e9gs\u0151 nyolcvanh\u00e1romb\u00f3l \u00e9s mind a kilenc logikai utas\u00edt\u00e1st k\u00e9pes volt v\u00e9grehajtani. Ez a genom 111 l\u00e9p\u00e9sben \u00e1llt el\u0151, ebb\u0151l negyven\u00f6t emelte az ut\u00f3d fittnessz\u00e9t a sz\u00fcl\u0151h\u00f6z k\u00e9pest, negyvennyolc semleges volt, tizennyolc pedig egyenesen h\u00e1tr\u00e1nyos volt a sz\u00fcl\u0151h\u00f6z k\u00e9pest. A tizennyolc h\u00e1tr\u00e1nyos mut\u00e1ci\u00f3b\u00f3l tizen\u00f6t csak olyan 3% -kal cs\u00f6kkentette a fittnesszt, ezek nem jelentettek v\u00e9gzetes h\u00e1tr\u00e1nyt, tulajdonk\u00e9ppen kedvez\u0151 k\u00f6r\u00fclm\u00e9nyek k\u00f6z\u00f6tt fennmaradhattak, de kett\u0151 \u00f6tven sz\u00e1zal\u00e9kn\u00e1l is jobban cs\u00f6kkentette a fittnesszt. Az egyik egy pontmut\u00e1ci\u00f3 volt, amely cs\u00f6kkentette a szaporod\u00e1s hat\u00e9konys\u00e1g\u00e1t, ennek a k\u00e1ros hat\u00e1s\u00e1t ellens\u00falyozta a k\u00f6zvetlen\u00fcl ut\u00e1na k\u00f6vetkez\u0151 mut\u00e1ci\u00f3, amely a genom egy t\u00e1voli pontj\u00e1n t\u00f6rt\u00e9nt, \u00edgy maradhatott \u00e9letben. A m\u00e1sik mut\u00e1ci\u00f3 viszont a nand m\u0171k\u00f6d\u00e9st rontotta el, az egyetlen alapvet\u0151 logikai m\u0171veletet. \u00d6sszesen k\u00e9t egyed hordozta ezt a \u00a0rendk\u00edv\u00fcl k\u00e1ros mut\u00e1ci\u00f3t, \u00e1m az \u0151 ut\u00f3daik k\u00f6z\u00fcl ker\u00fclt ki a gy\u0151ztes, ugyanis a k\u00f6vetkez\u0151 l\u00e9p\u00e9sben l\u00e9tre is j\u00f6tt az ut\u00f3daik k\u00f6zt az EQU m\u0171velet elv\u00e9gz\u00e9s\u00e9nek k\u00e9pess\u00e9ge. Term\u00e9szetesen felmer\u00fclt a k\u00e9rd\u00e9s, hogy ez a nagyon k\u00e1ros mut\u00e1ci\u00f3 sz\u00fcks\u00e9ges volt \u2013e a k\u00f6vetkez\u0151, nagyon el\u0151ny\u00f6s mut\u00e1ci\u00f3 l\u00e9trej\u00f6tt\u00e9hez, vagy csak v\u00e9letlen, hogy \u00e9ppen ezek k\u00f6z\u00f6tt a kev\u00e9sb\u00e9 \u00e9letk\u00e9pes egyedek k\u00f6zt j\u00f6tt l\u00e9tre a „nyertes” genot\u00edpus? Vissza\u00e1ll\u00edtott\u00e1k az els\u0151 mut\u00e1ci\u00f3t, amire megsz\u0171nt az EQU m\u0171k\u00f6d\u00e9s, vagyis ez a meglep\u0151en h\u00e1tr\u00e1nyos mut\u00e1ci\u00f3 sz\u00fcks\u00e9ges el\u0151felt\u00e9tele volt a legel\u0151ny\u00f6sebb genom m\u0171k\u00f6d\u00e9s\u00e9nek. Ebben az esetben egy k\u00e1ros mut\u00e1ci\u00f3 el\u0151zetes megl\u00e9te sz\u00fcks\u00e9ges ahhoz, hogy egy el\u0151ny\u00f6s mut\u00e1ci\u00f3 l\u00e9trehozhasson egy \u00faj m\u0171k\u00f6d\u00e9st.<\/p>\n Ezek ut\u00e1n kipr\u00f3b\u00e1lt\u00e1k, hogy ha egyes\u00e9vel elrontj\u00e1k az els\u0151 EQU \u2013t v\u00e9gz\u0151 genom utas\u00edt\u00e1sait, megsz\u0171nik \u2013e az EQU m\u0171k\u00f6d\u00e9s?\u00a0 Mint az \u00e1br\u00e1n l\u00e1that\u00f3, azt tal\u00e1lt\u00e1k, hogy a genom hatvan utas\u00edt\u00e1s\u00e1b\u00f3l harminc\u00f6t sz\u00fcks\u00e9ges az EQU m\u0171k\u00f6d\u00e9shez, vagyis ha elrontj\u00e1k ezeket az utas\u00edt\u00e1sokat, a program nem k\u00e9pes v\u00e9grehajtani az EQU m\u0171veletet. Gondolkodjunk el ezen egy kicsit! Adott egy m\u0171k\u00f6d\u00e9s, amihez harminc\u00f6t utas\u00edt\u00e1s sz\u00fcks\u00e9ges. Ebb\u0151l azonban harminch\u00e1rom pontosan ebben az \u00e1llapotban megtal\u00e1lhat\u00f3 az \u0151s\u00e9ben is, egy \u00e9letk\u00e9pes, m\u0171k\u00f6d\u0151 digit\u00e1lis \u00e9l\u0151l\u00e9nyben, amely nem k\u00e9pes v\u00e9grehajtani az EQU m\u0171veletet. S\u0151t, ebb\u0151l a harminc\u00f6t m\u0171veletb\u0151l h\u00e1rom sz\u00fcks\u00e9ges a szaporod\u00e1shoz is, \u00f6t ugyanebben a form\u00e1ban megtal\u00e1lhat\u00f3 a kiindul\u00e1si \u00e9l\u0151l\u00e9nyben is, egy csom\u00f3 m\u00e1sik pedig egy\u00e9b logikai m\u0171veletek elv\u00e9gz\u00e9s\u00e9hez, ha j\u00f3l sz\u00e1molom az EQU m\u0171velet elv\u00e9gz\u00e9s\u00e9hez sz\u00fcks\u00e9ges utas\u00edt\u00e1soknak csak harmada az ami semmilyen m\u00e1s m\u0171k\u00f6d\u00e9sez sem kell.<\/p>\n Term\u00e9szetesen mondhatjuk, hogy ez csak valami hihetetlen csoda, kozmikus v\u00e9letlen folyam\u00e1n j\u00f6tt l\u00e9tre, de a k\u00eds\u00e9rletet \u00f6tvenszer ism\u00e9telt\u00e9k meg, ebb\u0151l huszonh\u00e1romszor kialakult EQU m\u0171velet elv\u00e9gz\u00e9s\u00e9re k\u00e9pes digit\u00e1lis \u00e9l\u0151l\u00e9ny. Ha megn\u00e9zt\u00e9k, hogy az els\u0151 EQU utas\u00edt\u00e1st elv\u00e9gezni k\u00e9pes egyed h\u00e1ny v\u00e1ltoz\u00e1snyira volt a kiindul\u00e1si egyedt\u0151l (azaz h\u00e1ny mut\u00e1ci\u00f3 t\u00f6rt\u00e9nt a hozz\u00e1 vezet\u0151 lesz\u00e1rmaz\u00e1si vonalban, am\u00edg megjelent ez a m\u0171k\u00f6d\u00e9s), nem meglep\u0151 m\u00f3don azt tal\u00e1lt\u00e1k, hogy a legr\u00f6videbb lesz\u00e1rmaz\u00e1si vonal v\u00e9ge 51 mut\u00e1ci\u00f3nyira volt a kiindul\u00e1si egyedt\u0151l, a leghosszabb pedig 721 l\u00e9p\u00e9snyire. A bonyolult m\u0171k\u00f6d\u00e9s megjelen\u00e9s\u00e9hez vezet\u0151 \u00fat v\u00e1ltoz\u00f3 hossz\u00fas\u00e1g\u00fa, mivel v\u00e9letlenszer\u0171 \u00e9s nagyr\u00e9szt el\u0151re megj\u00f3solhatatlan, \u00e1m el\u00e9g j\u00f3 hat\u00e1sfok\u00fa, hiszen az esetek fel\u00e9ben a k\u00eds\u00e9rlet ideje alatt l\u00e9trej\u00f6tt egy meglep\u0151en bonyolult m\u0171k\u00f6d\u00e9s. Ami igaz\u00e1n meglep\u0151: Ha megvizsg\u00e1lt\u00e1k, hogy az EQU m\u0171k\u00f6d\u00e9s l\u00e9trej\u00f6tte el\u0151tti mut\u00e1ci\u00f3k el\u0151ny\u00f6sek \u2013e, azt tal\u00e1lt\u00e1k, hogy a huszonh\u00e1rom esetb\u0151l csak \u00f6tben mutatkozott h\u00e1tr\u00e1nyosnak az utols\u00f3 el\u0151tti mut\u00e1ci\u00f3, mint a p\u00e9ld\u00e1nak v\u00e1lasztott esetben, a t\u00f6bbiben az utols\u00f3 l\u00e9p\u00e9sek mindegyike fittnesszn\u00f6veked\u00e9ssel j\u00e1rt, ami egy\u00e9rtelm\u0171en mutatja, hogy ugyanaz a m\u0171k\u00f6d\u00e9s nem csak egy m\u00f3don j\u00f6het l\u00e9tre. A huszonh\u00e1rom EQU m\u0171veltet v\u00e9gz\u0151 genom legr\u00f6videbbje negyvenkilenc utas\u00edt\u00e1sb\u00f3l \u00e1llt, a leghosszabbja h\u00e1romsz\u00e1z\u00f6tvenhatb\u00f3l. Az EQU m\u0171k\u00f6d\u00e9sen k\u00edv\u00fcl n\u00e9gy-nyolc m\u00e1sik logikai m\u0171veletet tudtak elv\u00e9gezni.\u00a0 Az EQU m\u0171k\u00f6d\u00e9st eredm\u00e9nyez\u0151 huszonh\u00e1rom v\u00e9gs\u0151 mut\u00e1ci\u00f3b\u00f3l h\u00fasz \u00f6nmag\u00e1ban h\u00e1tr\u00e1nyos lett volna az EQU m\u0171velet energianyeres\u00e9ge n\u00e9lk\u00fcl, de h\u00e1rom \u00f6nmag\u00e1ban is el\u0151ny\u00f6s volt. Elv\u00e9gezt\u00e9k az EQU m\u0171k\u00f6d\u00e9sek funkcion\u00e1lis elemz\u00e9s\u00e9t is, a legr\u00f6videbben tizenh\u00e9t utas\u00edt\u00e1sb\u00f3l val\u00f3s\u00edtotta meg ezt, a leghosszabban negyvenkilencb\u0151l.<\/p>\n No most mi\u00e9rt \u00e9rdekes ez sz\u00e1munkra? Az \u00c9RTEM egyik \u00e1lland\u00f3 \u00e9rve az egyszer\u0171s\u00edthetetlen \u00f6sszetetts\u00e9g, ami ugye olyan rendszer, amelynek b\u00e1rmelyik alegys\u00e9g\u00e9t elt\u00e1vol\u00edtva a rendszer m\u00e1r nem k\u00e9pes eredeti m\u0171k\u00f6d\u00e9s\u00e9re. Ezekr\u0151l a rendszerekr\u0151l azt \u00e1ll\u00edtj\u00e1k, hogy nem j\u00f6hetnek l\u00e9tre evol\u00faci\u00f3s folyamatokkal. Ez itt \u00e9ppen egy ellenp\u00e9lda, egy harminc\u00f6t alegys\u00e9gb\u0151l \u00e1ll\u00f3 E\u00d6 rendszer, ami bizony evol\u00faci\u00f3s folyamatokkal j\u00f6tt l\u00e9tre, null\u00e1r\u00f3l kiindulva, m\u00e9gis az esetek k\u00f6zel fel\u00e9ben kialakult, mondhatni \u00fczembiztosan l\u00e9trej\u00f6tt. A m\u00e1sik fontos tanuls\u00e1g, hogy a legutols\u00f3 m\u0171k\u00f6d\u00e9shez val\u00f3 g\u00f6rcs\u00f6s ragaszkod\u00e1s teljesen \u00e9rtelmetlen, az, hogy egy rendszer egy evol\u00faci\u00f3s folyamat v\u00e9g\u00e9n valamilyen m\u0171k\u00f6d\u00e9st v\u00e9gez, semmit sem mond a t\u00f6rt\u00e9net\u00e9r\u0151l, vagyis hogy az egyes r\u00e9szegys\u00e9gek milyen m\u0171k\u00f6d\u00e9seket v\u00e9geztek a m\u00faltban. A legv\u00e9gs\u0151 tanuls\u00e1g pedig, ha valaki olyasmiket \u00e1ll\u00edt, hogy egy adott rendszer egyetlen lehets\u00e9ges \u0151se sem lehetett m\u0171k\u00f6d\u0151k\u00e9pes, egyszer\u0171en csak a leveg\u0151be besz\u00e9l, nem val\u00f3sz\u00edn\u0171, hogy b\u00e1rki \u00e1t tudn\u00e1 l\u00e1tni m\u00e9g egy ilyen egyszer\u0171 program \u00f6sszes lehets\u00e9ges v\u00e1ltozat\u00e1t illetve egy ilyen m\u0171k\u00f6d\u00e9shez vezet\u0151 \u00f6sszes lehets\u00e9ges utat sem.<\/p>\n \u00a0<\/p>\n Richard E. Lenski, Charles Ofria, Robert T. Pennock, Christoph Adami<\/strong> (2003): The evolutionary origin of complex features; Nature<\/em> Vol 423 page:139<\/small><\/p>\n Sexcomb<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Mint azt annak idej\u00e9n m\u00e1r Darwin is felismerte, bonyolult biol\u00f3giai rendszerek – \u0151 p\u00e9ld\u00e1nak az emberi szemet haszn\u00e1lta – v\u00e9lhet\u0151leg nem a ma ismert form\u00e1jukban alakultak ki a semmib\u0151l, hanem sz\u00e1mos k\u00f6ztes alakon kereszt\u00fcl, m\u0171k\u00f6d\u00e9si v\u00e1ltoz\u00e1sokkal j\u00f6ttek l\u00e9tre. Nyilv\u00e1n ezen … Egy kattint\u00e1s ide a folytat\u00e1shoz…. ![\"\"](\"http:\/\/criticalbiomass.blog.hu\/media\/image\/201012\/jutalmak.jpg\")
A sz\u00ednpad k\u00e9szen \u00e1ll, az \u0151si program csak szaporodni k\u00e9pes, \u00e1m ha k\u00e9pess\u00e9 v\u00e1lna kilenc logikai m\u0171velet v\u00e9grehajt\u00e1s\u00e1ra f\u00f6l\u00f6s energi\u00e1hoz jutna. Ez a f\u00f6l\u00f6s energiamennyis\u00e9g exponenci\u00e1lisan n\u0151 az egyes logikai m\u0171veletek neh\u00e9zs\u00e9g\u00e9vel. A kiindul\u00e1si program egyetlen mut\u00e1ci\u00f3 hat\u00e1s\u00e1ra sem v\u00e1lik k\u00e9pess\u00e9 egyetlen m\u0171velet elv\u00e9gz\u00e9s\u00e9re sem, a legegyszer\u0171bbh\u00f6z is t\u00f6bb mut\u00e1ci\u00f3 egy\u00fcttes bek\u00f6vetkez\u00e9se sz\u00fcks\u00e9ges r\u00e1ad\u00e1sul az \u00faj utas\u00edt\u00e1sok adott sorrendben t\u00f6rt\u00e9n\u0151 v\u00e9grehajt\u00e1sa is, \u00edgy elmondhatjuk, hogy a feladat rendk\u00edv\u00fcl bonyolult, az \u00c9RTEM sz\u00f3haszn\u00e1lat\u00e1val rendk\u00edv\u00fcl komplex.<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/criticalbiomass.blog.hu\/media\/image\/201012\/EQU%20program.jpg\")
<\/p>\n