...написал Добжанский в 1973-м году
http://biologie-lernprogramme.de/daten/programme/js/homologer/daten/lit/Dobzhansky.pdfМысль сию Феодосий Григорьевич проиллюстрировал точечными мутациями в гемоглобине и цитохроме C, показав на картошках как последовательности аминокислот в белках расходятся между кроликами и удавами.
Расходятся, есть такое дело. Но верно и другое. После полутора миллиардов лет эволюции, без которой ничего в биологии не понять, цитохром оксидаза любого эукариота реагирует с цитохромом C любого другого эукариота.
Вот тебе и "ничто не имеет смысла"...
***
Году в 1998-м мне понадобилось написать программу для автоматической интерпретации спектров магнитного резонанса, оптимизируя некий функционал. Так вышло, что до этого я пользовался для оптимизации исключительно градиентными методами. Для моей задачи они не подходили: на многомерной поверхности много было локальных эктремумов, и программа быстро зависала в одном из них. Мне посоветовали стимулирование/релаксацию, но и это тоже плохо работало. Кто-то тогда предложил мне сравнительно новый способ: генетическую оптимизацию.
https://en.wikipedia.org/wiki/Genetic_algorithmПараметры записывают в виде вектора (хромосомы) - генома. Изменения в параметрах (генах) представляют мутации, которые м.б. слабыми или сильными. Из наборов хромосом (популяции) "отбирается" фиксированный процент лучших геномов, минимизирующих функционал. Лучшие хромосомы перетасовываются (имитируя кроссинговер), мутируют, и процесс повторяется заново. Начинать процесс можно со случайных наборов. Метод отлично сработал, и с тех пор я неоднократно применял его для других задач. Генетический алгоритм оказалась простым и надежным, хотя и не самым быстрым способом многопараметрической оптимизации. Если спешить некуда, то этому методу цены нет.
В отличие от Феодосия Григорьевича я, однако, не поспешил заключить, что "ничто в моей задаче не имело смысла кроме как в свете эволюции". Как раз в свете эволюции ничегошеньки в моей задаче не имело никакого смысла. Копошение геномов было всего лишь удобным методом получения результата, не проливающим света на характер решения или поставленную мной задачу. Правила эволюционной игры можно было менять: изменения в процедуре мало влияли на результат, предопределенный формой поверхности. Программа не достигала глобального минимума иначе, чем случайно, создавая популяцию геномов, минимизирующих функционал. Обмен генами внутри этой популяции не имел последствий. Геномы эволюционировали, не вываливаясь из воронки. Гемоглобин оставался гемоглобином, цитохром - цитохромом, несмотря на постоянные мелкие изменения. Если отделенного глобального минимума не было, геномы могли соответствовать разным воронкам. По их изменениям от поколению к поколению можно было кое-что узнать о характере эволюции и деталях поверхности, но понимания самой задачи это не прибавляло.
***
В биохимии то же самое.
То, что гемоглобин является продуктом эволюции, мало помогает понять, как он работает, и почему из многих возможностей природа выбрала гемоглобин. Рассуждения на подобные темы всегда начинаются с трескучих фраз об эволюции, но поневоле быстро сползают на механизм действия реакционных центров, которые почти не менялись за миллиарды лет. Энзимы оптимально решают химическую задачу с б/м четко поставленными условиями. В заданных рамках у задачи не существует огромного количества решений. У нее может не существовать даже нескольких хороших общих решений. Оптимальное решение м.б. одно, и это решение (в его существенной части) и было найдено эволюцией. Косметические изменения не имеют принципиального значения, это шум. Да и эволюция, которая предположительно нашла это уникальное решение - по той же причине - не имеет принципиального значения. Если б той же задачей занимался проектный институт с мужами семи пядей во лбу, они рано или поздно нашли бы то же решение. Стадо обезьян с пишущими машинками - тоже. Метод решения - это одно, а само решение - другое.
"Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции" - взгляд верный, но варварский. По-настоящему понять дыхательную цепь можно, только соорудив де ново свою собственную и ответив, почему имеющиеся примеры в природе таковы, каковы они есть. Придыхания о творческой силе эволюции не мешают, но толку от них мало.
***
Нужна ли нам летопись поминутных мутаций у триллионов тварей за 3.5 миллиарда лет? Даже если бы такая летопись обнаружилась, что нам предлагается с ней делать? Только безумец может верить в то, что такая летопись осветила бы лучезарным светом биологию, придав ей смысл. Это как верить, что полная запись изменения координат атомов озарила бы глубоким смыслом нагревание чайника на конфорке.
А что имеет смысл? Да тот же гемоглобин: он учит, как можно подойти к проблеме переноса молекулярного кислорода. Тот же цитохром C: он учит, как можно соорудить цепь для переноса заряда. Жизнь представляет кладезь подобных решений. Разобрав такие примеры и поняв принципы, по которым они найдены, можно было бы решить множество других задач, где условия далеки от физиологических. Все это нам понадобится в ближайшее время, не забавы ради, а для пропитания. У природы были миллионы лет на эволюцию, а у нас их нет.
Сентенция Добжанского в ее содержательной части сводится вот к чему: является ли некий аналог биологической эволюции наиболее подходящим методом для решения таких задач - или это один из многих способов? Я надеюсь, что ответ отрицательный, иначе пропадем пропадом. Но это ладно: все там будем. Главное другое. Я - человек разумный. Может быть, умело организованный перебор вариантов действительно лучшее, что существует на белом свете, но что мне с того? Разумному существу найти решение мало, надобно еще понять, почему это решение - верное, иначе что в таком существе разумного? То, что можно создать machine learning'ом или эволюцией, сделают без нас, причем куда лучше. Не для того существуем. Как заповедовал другой корифей отечественной биологии:
Никогда не делай того, что все равно сделают немцы. https://shkrobius.livejournal.com/648053.html
mi_b применил stimulation/annealing оптимизацию и нашел геодезическую линию, пересекающую 31 страну. Тридесятыми государствами по такому определению оказались Австралия с Португалией.
