Question:
À quelle vitesse les mutations devraient-elles être pour la science-fiction dure?
MatthewMartin
2011-01-15 09:43:12 UTC
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J'ai été dérangé par le taux d'évolution humaine dans Waterworld - peut-être 500 ans pour faire évoluer les humains avec des branchies *, et environ 1000 ans pour évoluer vers (de nouveau?) quelque chose de plus fort qu'un chimpanzé et plus rapide qu'un olympique sprinter.

Combien de temps faut-il pour faire évoluer ce genre de caractéristiques?

  • Et quand j'ai vu le monde de l'eau pour la première fois, je pensais que c'était une mutation d'une génération et Kevin Kostner était le premier à avoir des branchies qui fonctionnaient vraiment bien, qui semblaient également rapides.
Et le fait que la majeure partie du monde soit recouverte d'eau ne vous a pas du tout dérangé?
Si je me souviens bien, Costner n'était-il pas le seul à avoir des branchies? Dans ce cas, il ne serait qu'une mutation aléatoire et ne représenterait pas vraiment l'évolution d'une nouvelle espèce. (Mis à part le fait que des choses utiles comme les branchies n'apparaissent pas soudainement.)
@Bill le lézard: il n'en reste qu'un. Vraisemblablement, il avait des parents avec les mêmes mutations. Ils y font allusion dans le film.
Merci @DampeS8N:. J'ai besoin de revoir ça. Je me souviens que c'était un flop géant, mais je pensais que c'était mieux que ses critiques.
@Bill the Lizard: J'apprécie vraiment vraiment le film. C'est une aventure amusante, bien jouée et qui m'a beaucoup rappelé * Pirates of Dark Water *
Huit réponses:
#1
+28
Martha F.
2011-01-16 22:04:51 UTC
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La réponse courte est que l'évolution ne pouvait pas créer de branchies chez les humains. Cela ne fonctionne pas de cette façon à moins que nous ne parlions de millions d'années. Cependant, si les humains de Waterworld avaient un génie génétique, il est parfaitement raisonnable de croire qu'ils pourraient créer un humain avec des branchies dans 50 ans. La longue explication est ci-dessous, avec une description assez détaillée du fonctionnement de l'évolution.

Je pense que l'un des problèmes dans la discussion sur l'évolution est que nous confondons deux processus différents.

Le premier concerne les mutations. Celles-ci apparaissent dans les populations à un certain rythme - qui peut être différent pour différentes espèces et pour différentes populations. Une population qui est exposée à des niveaux élevés de rayonnement pourrait avoir un niveau élevé de mutation. Cependant, la mutation est aléatoire. Et beaucoup de mutations seront préjudiciables - au point même de provoquer un grand nombre de grossesses ratées. (Taux élevés de fausses couches, de décès pendant ou peu de temps après la grossesse - ou d'œufs non viables chez une espèce pondeuse.)

Même actuellement chez les humains, le taux d'échec des grossesses est en fait assez élevé . 15% des grossesses connues entraînent une fausse couche - et il y en a probablement encore d'autres dont nous ne savons pas, car elles surviennent avant même que la femme ne sache qu'elle est enceinte. Souvent, ces fausses couches sont dues au fait que l'ovule fécondé ne se développe pas correctement et que vous ne passez jamais du blastocyste à un fœtus. Au lieu de cela, vous obtenez des déchets dont le corps de la femme se débarrasse lors d'une fausse couche.

Le deuxième processus est la sélection. Les mutations qui ne sont pas suffisamment préjudiciables pour causer la mort donneront naissance à de nouveaux êtres. Mais la question ultime en termes d'évolution est: ces êtres se reproduisent-ils? Et ces descendants se reproduiront-ils également? Dans la sélection naturelle, l'environnement peut déterminer si un individu survit assez longtemps pour se reproduire. Certaines mutations peuvent affecter ce processus. Si une mutation rend un individu fertile pendant une période plus longue, il peut avoir plus de progéniture. De même, si une mutation garantit que l'individu survit plus longtemps, cela peut conduire à plus de progéniture. Ou si une mutation fait de l'individu un parent plus attrayant (queues longues et colorées chez les paons, par exemple), il est plus susceptible de s'accoupler.

Cependant, avec les humains, il y a un facteur atténuant. Nous avons des outils qui peuvent mener à la survie d'êtres qui ne pourraient pas survivre autrement. Prenons l'exemple de Waterworld : nous avons des bateaux et les moyens de les construire. Par conséquent, à court terme, il n'y aurait aucune pression de survie pour que toute mutation soit suffisamment bénéfique pour provoquer un changement dans la population. À plus long terme, cependant, nous commencerions à manquer de moyens pour réparer les bateaux. Il est beaucoup plus difficile d'abattre des arbres ou d'extraire du minerai s'il n'y a pas de terre ferme. À ce stade, la survie de ceux qui peuvent rester à l'écart des bateaux plus longtemps peut en fait commencer à affecter la population.

Il y a aussi une question de sélection "non naturelle" ou d'élevage sélectif. On peut voir ça chez les chiens. Les loups se ressemblent à peu près partout dans le monde. Mais lorsque les humains ont commencé à domestiquer les canines, nous avons commencé à choisir les mâles avec quelles femelles. Par conséquent, si nous voulions des chiens particulièrement petits, nous élevons les plus petits mâles aux plus petites femelles, et à chaque génération, nous continuons le processus. Finalement, nous finirons avec des chiens jouets, car nous sélectionnons pour cette fonctionnalité. (Une version fascinante de ce processus a été utilisée dans les années 1800 pour créer des moutons et des bovins avec plus de viande.)

Je pense que l'un des aspects les plus déroutants de l'évolution, cependant, est l'idée que nous pouvons faire évoluer un organe complètement nouveau (branchies) de nulle part. Ce que font les mutations, c'est qu'elles changent le modèle de ce qui existe déjà. Par exemple, ils pourraient permettre une capacité pulmonaire légèrement plus élevée, ce qui permettrait aux gens de retenir leur souffle plus longtemps. Avec le temps, si cela est suffisamment bénéfique, il se répandra et peut-être même s'accroîtra encore plus. Mais l'évolution est aléatoire. Mais l'évolution ne peut pas partir de zéro. Tout ce qui peut arriver, c'est que les plans actuels peuvent être ajustés. Nous pouvons donc commencer à jouer avec la capacité pulmonaire, mais nos gènes ne peuvent pas créer au hasard quelque chose de pleinement fonctionnel à partir de zéro. Pour qu'un nouvel organe évolue, cela prendrait BEAUCOUP plus de temps que pour un changement mineur comme être capable de retenir votre souffle plus longtemps pour se propager.

La seule chose qui compte dans l'évolution naturelle est de savoir s'il existe une plus grande probabilité de produire une progéniture à partir de cette mutation. Si oui, alors la mutation est sélectionnée pour. Si non, il est sélectionné contre. Mais la plupart des mutations n'ont aucun effet. (Une mutation peut provoquer, par exemple, l'apparition de fossettes non seulement sur vos joues, mais aussi sur vos coudes.) C'est une mutation totalement inutile en termes de survie. Mais cela peut arriver à se transmettre simplement par hasard. (Notre personne à fossettes coudées peut aussi avoir beaucoup d'enfants.) C'est une évolution comme cela se produit normalement. Si une mutation n'est pas nuisible, elle est tout aussi susceptible d'être transmise que non.

C'est pourquoi dans la plupart des races animales les plus extrêmes, il existe d'autres facteurs qui ont tendance à se transmettre avec le trait sélectionné. (Par exemple, les chevaux pur-sang, qui ont été élevés pour la vitesse, ont tendance à avoir un certain nombre de problèmes, notamment une petite taille du cœur et des saignements des poumons.)

Le dernier facteur à prendre en compte est un élément de base de la science-fiction - génie génétique. C'est là que nous prenons la séquence d'ADN pour développer la fonction X et la placer dans l'ADN de la créature Y. Ou où nous allons dans l'ADN d'un organisme et extrayons des morceaux que nous n'aimons pas. Cela se fait actuellement dans un certain nombre de domaines. Le plus courant est le travail effectué sur des cultures telles que les tomates ou le tabac. (Il suffit de rechercher des aliments génétiquement modifiés pour voir un échantillon de la gamme de discussions sur le sujet.)

Selon le moment où Waterworld est censé avoir lieu, cela mon vote pour l'origine la plus probable des branchies du personnage de Kevin Costner. Cela pourrait théoriquement se produire en une génération, bien qu'il y ait probablement un certain nombre d'essais où les gènes ne sont pas exprimés correctement, ou ils ne fonctionnent pas correctement, ou ils causent des problèmes à un autre système. (Je crois que les branchies étaient dans son cou, qui est déjà rempli d'autres choses comme les vaisseaux sanguins menant au cerveau - si les branchies interféraient avec celles-ci, le bébé modifié ne survivrait pas.)

Fantastique! Des justifications pour toute l'eau? :)
Nan. Autre que la base n'a pas fait la recherche. (http://tvtropes.org/pmwiki/pmwiki.php/Main/DidNotDoTheResearch) :-)
Excellente réponse, Martha F.
Le génie génétique (par exemple commencé au «début» du déluge mondial) est une bonne explication! En fait, quand j'ai vu ce film, ma vision a sauté un peu à la scène "Il a des branchies". Ce n'était absolument pas nécessaire d'avoir cela dans le film. L'histoire de fond est en quelque sorte crédible avec les calottes glaciaires fondues, mais ceci ... :-(
+1 Réponse incroyablement géniale et bien raisonnée!
+1 pour les mutations nuisibles; les mutations génétiques aléatoires sont plus susceptibles de conduire au cancer du poumon que les branchies.
Un barrage de petites météorites de glace et des expériences blasphématoires de gentech humaine pour l'élite pourraient fonctionner.
#2
+9
DampeS8N
2011-01-15 11:44:40 UTC
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L'évolution est une chose amusante. Vous ne pouvez pas lui demander de magie. La vraie réponse est que les poumons humains ne se transformeraient probablement jamais en branchies. Après tout, regardez tous les mammifères marins. Aucun d'entre eux n'a perdu ses poumons au profit des branchies. Les poumons sont meilleurs.

Ce que vous verriez, c'est une capacité pulmonaire accrue et la capacité du sang à transporter plus d'oxygène. Et ce type de changement pourrait se produire très rapidement s'il est correctement sélectionné. Cependant, ce sont les gens en mer qui auraient acquis cette capacité. Pas un groupe de personnes qui ont eu la chance de trouver la seule masse terrestre qui reste sur terre.

Des changements comme je l'ai décrit ci-dessus pourraient facilement rendre les humains aquatiques dans 500 ans. Cela représente environ 25 générations. C'est assez long pour les pieds et les mains palmés à coup sûr, et assez long pour au moins une capacité pulmonaire doublée, et probablement pour des vaisseaux sanguins plus larges et une augmentation de la quantité de sang, sinon une augmentation de la capacité de stockage de ce sang.

À condition que ce soient vraiment des fonctionnalités de survie pour les humains. Cela exigerait essentiellement qu'ils vivent dans l'eau à plein temps, et cela viendrait probablement avec beaucoup d'autres adaptations comme des dauphins.

Celles-ci sembleraient certainement des caractéristiques de survie étant donné l'environnement.
La vitesse à laquelle les organismes évoluent dépend fortement de la nécessité pour eux d'évoluer. La planète entière recouverte d'eau semble être une impulsion assez grande pour provoquer des mutations rapides, car une fois moins apte à survivre mourrait rapidement.
Les organismes @13Tazer31: n'évoluent pas seulement parce qu'ils en ont besoin. Un changement d'environnement ne provoque pas de mutations, il entraîne la survie de ces organismes qui viennent de muter de manière utile. La planète recouverte d'eau ne déclencherait pas l'évolution des branchies chez les humains. Les espèces sont beaucoup plus susceptibles de mourir juste après un événement aussi catastrophique.
@Bill Je n'ai pas dit qu'ils évoluent parce qu'ils en ont besoin, j'ai dit que la vitesse à laquelle ils évoluent dépend de la façon dont leur environnement change. Bien sûr, il y a une limite supérieure à cela, où le changement est trop extrême entraînant l'extinction de l'espèce. Mais si le changement est extrêmement extrême, mais pas au point de tuer tout le monde, seuls les plus capables de survivre (ceux avec les mutations les plus bénéfiques) survivront et se reproduiront, provoquant ainsi une évolution plus rapide par opposition à plus de survivants moins aptes. et reproduire aussi.
@13Tazer31: Je vous ai mal compris quand vous avez dit "impulsion pour provoquer des mutations rapides ..." Mon point était que le fait que des mutations se produisent ou non est aléatoire et non une condition de l'environnement. Si votre point clé est "cause des mutations ** rapides **", cela change ma compréhension de ce que vous dites.
Mon choix de mots n'aurait peut-être pas été le meilleur, désolé. Vous avez certainement raison sur les mutations qui se produisent au hasard.
Les choses que j'ai mentionnées peuvent même ne pas nécessiter de mutations. Je ne suis pas un spécialiste des gènes qui augmentent la taille des poumons ou grossissent les vaisseaux sanguins.
#4
+4
user48
2011-01-15 20:46:53 UTC
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Je suis d'accord avec @ DampeS8N. Pensez aux cétacés (baleines, dauphins, trucs) - 50 millions d'années d'évolution vers la vie aquatique et ils respirent toujours l'air atmosphérique en utilisant des poumons normaux.

Les cétacés avaient besoin d'environ 10-20 My pour être de très bons aquariophiles; bien sûr, la vitesse d'évolution est une chose très variable, surtout en regardant uniquement le phénotype, mais c'est une approximation tout à fait raisonnable pour les humains aquatiques.

#5
+3
Dr G
2011-01-15 18:36:21 UTC
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Je ne pense pas que nous ayons une théorie solide de la spéciation des mammifères. J'aimerais des conseils de personnes plus informées dans le domaine.

En ce qui concerne la science-fiction, j'aime la Radio Darwin's de Greg Bear et les enfants de Darwin qui sont en effet une science-fiction dure sur l'évolution humaine et plus spécifiquement la spéciation. Dans ces livres, la spéciation est soudaine, suivant une théorie du saut évolutif.

La spéciation est une question différente, et elle dépend de la nomenclature. (La spéciation, c'est quand quelque chose a suffisamment évolué pour être une espèce différente.) La théorie du saut dans l'évolution s'appelle l'équilibre ponctué, et elle est basée sur l'idée que l'évolution fonctionne relativement vite quand il y a une pression environnementale suffisamment élevée pour faire des changements, mais autrement , les mutations n'offrent pas suffisamment d'avantages pour changer la population dans son ensemble, donc les choses ont tendance à s'égaliser.
#6
+3
JDMyers
2012-06-22 02:30:13 UTC
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Si vous croyez en l'évolution, les branchies ne seraient pas un nouveau trait mais un trait récessif qui réapparaît en raison d'une mutation aléatoire ou d'une force externe.

Je me trompe peut-être, je ne suis pas médecin ou généticien, mais je crois que je me souviens avoir lu qu'à un moment donné du processus de gestation humaine, nous (les humains) avons en fait des branchies qui se transforment / évoluent en poumons au fur et à mesure que la grossesse progresse.

Nous pourrions aussi faire un peu hors sujet et discuter du liquide respiratoire des humains. Je suis sûr que nous avons tous vu les Abysses.Dans ce film, Ed Harris porte une combinaison de plongée qui utilise un liquide saturé en oxygène pour lui permettre de descendre à de grandes profondeurs. Je ne connais pas de combinaisons disponibles dans le commerce pour le moment, mais je ne serais pas surpris qu'elles existent. Et même s'il n'y a peut-être pas de combinaisons de plongée, cette technologie est testée sur des brûlés et des bébés prématurés dont les poumons ne sont pas encore capables de traiter l'oxygène de l'atmosphère.

#7
+2
AncientSwordRage
2012-06-22 00:34:38 UTC
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Si la croissance des branchies est simplement quelque chose qui est activé ou désactivé par certains gènes de contrôle, appelés gènes hox, pourrait permettre aux branchies de se développer car le fœtus humain a les bonnes fentes pour se transformer en branchies plutôt que un menton. Bien que cela puisse signifier que l'humain était déformé, parce qu'il n'a plus tout ce que le gène hox allait activer.

Mais il est peu probable que les branchies réévoluent par une évolution divergente, un autre mécanisme serait plus j'imagine probablement, étant donné qu'ils n'ont pas encore de dauphins. En tant que tel, je dirais qu'il y a fort à parier que cela n'arriverait pas.

Donc, en bref, selon quelle caractéristique et quels gènes sont impliquées, les mutations peuvent avoir lieu sur une «poignée de générations» ou des centaines de milliers de générations!

#8
-1
scope_creep
2011-01-18 06:26:50 UTC
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Je me souviens avoir lu un article du New Scientist il y a quelques années, et il s'agissait d'un article qui expliquait comment les anthropologues et les biologistes pensaient qu'il était probable que les yeux aient évolué en moins de 100 000 générations, et c'était de la recherche scientifique. Une génération, c'est 30 ans au pays de la science.

Donc, si vous utilisez 300 000 ans comme métrique, pour les yeux, alors toute évolution conçue pour permettre à une espèce de cultiver des branchies pour obtenir une meilleure nourriture et devenir de meilleurs chasseurs, je pense que cela prendrait plus de temps, car les branchies sont sur votre cou. Comme il s'agit d'un avantage évolutif autonome et moins complexe que les yeux, mais toujours un nouvel organe sur le cou, il faudrait soit un organe similaire, légèrement moins, car les branchies sont beaucoup moins complexes que les yeux, soit légèrement plus long car les gens auraient dépensé beaucoup de temps dans l'eau, pour faire évoluer l'évolution.

Donc, en utilisant cette métrique, cela prendrait entre 250 000 ans et 500 000 ans et pas plus.

@mbq, en ce qui concerne les 50 millions de cétacés et les cétacés n'ayant pas de branchies, je pense que les raisons pour lesquelles les cétacés n'ont jamais développé une sorte de système de branchies sont liées à la quantité d'oxygène dont ils ont besoin. Ils ont besoin d'une grande quantité, même un dophine mesure plus de 10 pieds, énormément plus grand que nous et lié au fait qu'ils ont le sang chaud. Ils ont besoin d'une grande quantité d'oxygène, qui ne serait jamais récupérable avec les plus grosses branchies, de l'eau de mer, d'où la respiration de surface. Je ne sais pas si c'est plausible, mais nous sommes environ 1/4 de la taille d'un dauphin ....

Plus je lis cela, ça pourrait être faux, à part les yeux. Vous obtenez des requins-baleines, qui sont de la taille de petites baleines, et respirez à travers les branchies. Donc je suppose que c'est une branche différente de l'Arbre de Vie. Ils devraient évoluer, car les mammifères sont plus haut dans l'arbre.
* Wince. * Non - "l'arbre de vie" est une métaphore. Il n'y a pas de "plus haut" dans l'évolution. Ce qui se passe, c'est que l'évolution fait des changements au hasard. Tout ce qui fonctionne est conservé. Donc, si un groupe développe des branchies, et qu'ils travaillent, ils restent. Un autre groupe fait évoluer les poumons, et ils travaillent, donc ils restent. Ni l'un ni l'autre n'est plus élevé ni plus évolué. Il s'agit de la première solution, pas nécessairement de la «meilleure» solution. L'évolution ne se soucie pas de savoir s'il existe une meilleure façon de faire les choses - seulement si CETTE chose fonctionne assez bien.
Euh ... 100k fois 30, c'est trois millions d'années.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 2.0 sous laquelle il est distribué.
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