การคัดเลือกแบบดาร์วินเป็นคุณสมบัติสากลของสสารหรือไม่? ไม่ใช่ การคัดเลือกและวิวัฒนาการเกิดขึ้นเฉพาะในระบบที่มีชุดคุณสมบัติระดับโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้น และสไลด์นี้ระบุคุณสมบัติ 3 ประการที่เป็น สิ่งจำเป็น: เมแทบอลิซึม, การจำลองตัวเองและ ความสามารถในการกลายพันธุ์. คำถามหลักของบทเรียนนี้มีความเข้มงวดว่า: “อะไรคือพื้นฐานระดับโมเลกุลของการคัดเลือกและวิวัฒนาการ? เห็นได้ชัดว่าพฤติกรรมเช่นนี้ไม่ใช่คุณสมบัติสากลของสสารรูปแบบใดๆ ตามอำเภอใจ แต่เป็นผลสืบเนื่องมาจากคุณสมบัติพิเศษเฉพาะที่ต้องได้รับการระบุให้ชัดเจน”
แนวคิดหลัก
- เมแทบอลิซึม: จัดหาพลังงานและการไหลเวียนของสารที่จำเป็นต่อการจำลอง และรักษาระบบให้ห่างไกลจากสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ ตัวจำลองที่เพียงแต่สลายพลังงานจนเข้าสู่สมดุลไม่สามารถดำรงสายวิวัฒนาการไว้ได้
- การจำลองตัวเอง: ทำให้สามารถถ่ายทอดข้อมูลระดับโมเลกุลและรักษาความต่อเนื่องของสายวิวัฒนาการ ทำให้การจัดระบบระดับโมเลกุลมีอายุยืนยาวกว่าโมเลกุลแต่ละตัวที่ประกอบขึ้นเป็นมัน
- ความสามารถในการกลายพันธุ์: สร้างความแปรผันที่ถ่ายทอดได้ หากไม่มีความแตกต่างของตัวแปรในอัตราหรือความแม่นยำในการจำลอง การคัดเลือกก็ไม่มีวัตถุดิบให้กระทำการ
ทำไมต้องเป็นคุณสมบัติเหล่านี้ ไม่ใช่คุณสมบัติอื่น
เงื่อนไขจำเป็นทั้งสามไม่ใช่เพียงรายการตรวจสอบที่สะดวก แต่แต่ละข้อครอบคลุมข้อกำหนดที่แตกต่างกันเชิงตรรกะ เมแทบอลิซึมตอบคำถามว่า พลังงานอิสระและหน่วยการสร้างมาจากไหน. การจำลองตัวเองตอบคำถามว่า ข้อมูลดำรงอยู่ข้ามรุ่นได้อย่างไร. ความสามารถในการกลายพันธุ์ตอบคำถามว่า ความแตกต่างที่การคัดเลือกคัดแยกมาจากไหน. ประชากรที่ขาดสิ่งใดสิ่งหนึ่งในสามนี้ไม่สามารถแสดงการสืบพันธุ์ที่แตกต่างกันได้: ไม่มีแรงขับเคลื่อน ไม่มีความทรงจำ หรือไม่มีความหลากหลาย
จำเป็น แต่ไม่เพียงพอ
สิ่งสำคัญคือต้องอ่านข้อกล่าวอ้างนี้อย่างแม่นยำ เงื่อนไขเบื้องต้นเหล่านี้เป็น สิ่งจำเป็น: หากนำข้อใดออกไป พฤติกรรมแบบดาร์วินก็จะหายไป คุณสมบัติเหล่านี้เป็น ไม่เพียงพอ: ระบบที่ตอบสนองทั้งสามข้ออาจยังไม่สามารถสร้างหน่วยสิ่งมีชีวิตที่ evolving อย่างมีเสถียรภาพและเป็นองค์รวมได้ การจัดระบบในระดับสูงขึ้น — เช่น การเชื่อมโยงเชิงเร่งปฏิกิริยาแบบวัฏจักรที่จะศึกษาต่อไปในบทเรียนนี้ — เป็นสิ่งที่ตอบโจทย์การรวมตัว การอยู่ร่วมกัน และเสถียรภาพระยะยาว นี่คือเหตุผลที่เงื่อนไขจำเป็นทั้งสามเป็นเพียงจุดเริ่มต้น ไม่ใช่ทฤษฎีวิวัฒนาการที่สมบูรณ์
เงื่อนไขจำเป็นเบื้องต้นของระบบดาร์วินเมแทบอลิซึม การจำลองตัวเอง และความสามารถในการกลายพันธุ์ เป็นเสาหลักสามต้นที่ค้ำจุนการคัดเลือกและวิวัฒนาการแบบดาร์วิน เมแทบอลิซึมจัดหาพลังงานและการไหลเวียนของสารที่รักษาระบบให้ห่างจากสมดุล การจำลองตัวเองถ่ายทอดข้อมูลระดับโมเลกุล และความสามารถในการกลายพันธุ์สร้างความแปรผันที่ถ่ายทอดได้ เมื่อรวมกันแล้วจึงสร้างเงื่อนไขทางกายภาพ-เคมีขั้นต่ำสำหรับการสืบพันธุ์ที่แตกต่างกัน เชิงอรรถย้ำเตือนผู้อ่านว่าเงื่อนไขเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นแต่ไม่เพียงพอ
