[р.Б.Константин]

Избыточные обонятельные рецепторы
Способность дрозофил вынюхивать взрывчатые вещества подрывает миф об эволюции

Заметка интерпретирует статью:

Drosophila olfactory receptors as classifiers for volatiles from disparate real world applications
Thomas Nowotny, Marien de Bruyne, Amalia Z Berna, Coral G Warr and Stephen C Trowell
Bioinspir. Biomim. 9 (2014) 046007 (13pp) doi:10.1088/1748-3182/9/4/046007

Суть статьи в том, что помимо "естественных" летучих веществ, связанных с вином, обонятельные рецепторы дрозофилы распознают некоторые "промышленные" запахи. Из чего в заметке делается вывод, что это - избыточный искусственный дизайн.

Давайте посмотрим на интенсивность реакции исследуемых 20 обонятельных рецепторов D.melanogaster (а всего их у неё 62):
Вот электрофизиологическая реакция на винные пары:

d.melanogaster.a.png (338.31 KiB) Просмотров: 2595

Во-первых, видно, что не на все ингредиенты винных паров данные 20 рецепторов реагируют,
Во-вторых, видно, что реакция чаще всего неспецифическая, например, рецептор ab3A реагирует на 7 сложных эфиров и один спирт, а на этил-бутаноат хорошо реагируют 7 рецепторов.
Смотрим реакцию рецепторов на "вещества, связанные с риском безопасности":

d.melanogaster.or.b.png (293.78 KiB) Просмотров: 2595

Видно, что картинка гораздо "бледнее", т.е. б-во рецепторов не реагируют на эти вещества или реагируют слабо и в целом неспецифично, причем, на самые "ядрёные" "вещества безопасности" - хлорку, аммиак, азотную кислоту, тринитротолуол и нитроглицерин - реакция слабая или отсутствует.

Вывод: 60 ольфакторных рецепторов дрозофилы хорошо реагируют на винные летучие вещества и плохо - на "вещества безопасности".
Это не столько дизайн, сколько свойство множества рецепторов неспецифически "ловить" большое количество веществ.
Это касается и обонятельных рецепторов, и, скажем, миллионов клонов антител, которые есть у каждого из нас, и которые могут реагировать на антигены, которых еще нет в природе.

UPDATE из обсуждения на ФБ:

Конст, спасибо за комментарий, но я не совсем понимаю, в чём суть выдвинутых вами возражений. Вы взяли данные только по реакции [подмножества] рецепторов на одну и другую группу веществ.
Но далее в статье показывается, что в итоге вся система обоняния (на основании аггрегации данных со всех [или даже части] рецепторов) достаточно точно определяла запах "веществ безопасности". И это удивило самих авторов статьи, по их собственным словам.
С нашей позиции эта избыточная универсальность - свидетельство разумного замысла.

Αλέξης, не совсем так. Как ведет себя "вся система обоняния" с "индустриальными" запахами - не известно. В статье проводится компьютерное моделирование, которое показало, что ЕСЛИ бы 20 обонятельных рецепторов дрозофилы использовать в искусственных системах в качестве набора сенсоров, то теоретически, ими можно было бы распознать и многие индустриальные запахи. Доказывает ли это ID? Не думаю.
Статья показывает, что обонятельные рецепторы дрозофилы почти все не суперчувствительны и не очень специфичны. Для дрозофилы это означает, что некоторые "индустриальные запахи" она будет принимать за запахи, похожие на бродящие фрукты. Мы и на примере собственных, человеческих обонятельных рецепторов знаем, что многие ядовитые соединения приятно пахнут. Доказывает ли это, что эти рецепторы созданы Творцом? Скорее нет, в лучшем случае - что Творец создал набор рецепторов, которые оптимальны в своей среде - бродящих фруктов итд. в других средах рецепторы могут давать сбои, из-за своей неспецифичности.

[р.Б.Константин]

Вот еще две картинки из статьи, компьютерное моделирование о _теоретической_ возможности распознавания запахов, используя 20 сенсоров на основе обонятельных рецепторов дрозофилы:
1. Для "винных" запахов:

d.melanogaster.comp1.png (297.12 KiB) Просмотров: 2574

2. Для "индустриальных" запахов:

d.melanogaster.comp2.png (398.93 KiB) Просмотров: 2574

Согласен, один факт того, что дрозофила может унюхать какое-то вещество, не встречающееся в её естественном окружении, ещё не доказывает дизайн. Ну, тут желание убедить плюс недостаток понимания, дело житейское...
Но, то как организовано обоняние, по-моему, весьма примечательно с инженерной точки зрения. Гениальное - просто.

[р.Б.Константин]

_{Согласен, один факт того, что дрозофила может унюхать какое-то вещество, не встречающееся в её естественном окружении, ещё не доказывает дизайн. Ну, тут желание убедить плюс недостаток понимания, дело житейское...
Но, то как организовано обоняние, по-моему, весьма примечательно с инженерной точки зрения. Гениальное - просто.}

--Для меня это, скорее, разочарование. Вот, я думал, 500 обонятельных рецепторов человека, 60 рецепторов дрозофилы - позволяют специфично распознавать запахи, 500 для человека, 60 для дрозофилы. А на самом деле - рецепторы неспецифичны, на каждый "естественный" запах реагируют несколько рецепторов, чуть ли не все, но с разной силой.
Хорошо бы, если бы эта неспецифичность была из-за того, что каждый рецептор распознавал "часть слона" - один - карбонильную группу, другой - цианидную, третий - гексозу итд. Т.е. результат распознавания был бы типа "сложный эфир + спирт + гексоза". Тогда - гениально.
А так - такое впечатление, что создано N-ное количество разнообразных распознавателей летучих веществ, и всё, что сделал Творец - это подключил рецепторы уже к распознающим нейронам, типа - 10 рецепторов к индолу и скатолу сигнализируют: "какашка!", 50 рецепторов к сложным эфирам - "цветочки!", рецепторы к 9-цис-трикозену - "самочка!" - итд.

А вы не требуете невозможного? Или ненужного? По факту ведь число различимых запахов велико (ну, у каждого вида и индивида по-своему, понятно), а число рецепторов не так уж и велико.
К сожалению, не владею темой, поэтому попробую прояснить ситуацию таким вопросом: вот у вас есть какой-то вариабельный кусок белка и вам надо сделать распознание как можно большего числа запахов как можно меньшим числом вариантов. Вы знаете, как это должно быть сделано оптимальным образом (я думаю, что этого никто из учёных точно не знает, но, возможно, есть какие-то соображения)? И, если бы ответ был известен, можно было бы задать второй вопрос: насколько реальность отличается от оптимума?

P.S.
Не посоветуете какой-нибудь хороший научный обзор по генетике обоняния?
P.P.S.
Насчёт неортогональности рецепторов. ИМХО, картинки с откликом на сигналы напоминают т.н. sparse coding. Ну, тогда это, весьма вероятно, не баг, а фича. Разумеется, это не аргумент, а некое "органолептическое" соображение. Думается, ИД-шное рассмотрение темы ещё ждёт своего героя.

[р.Б.Константин]

I haven't found the David Catchpoole's English original page at creation.com so I have to use the Russian version: http://creationist.in.ua/reading/articl ... engineered as well as http://www.sussex.ac.uk/broadcast/read/27046 digest and the publication of Novotny et al. (2014).
I think that there is some chain of misinterpretations: original data in the article, Novotny's interpretation, digest at sussex.ac.uk, and David's conclusions.

First, the article never states that drosophils may discern this or that volatile substance better or worse: they only have the model of "substance - olfactory neuron - electric spikes". So we cannot then say that some substance is better identified by drosophil or that it is _identified_ at all.
Sensibility and specificity - are different things. Many of the volatile substances of fermenting wine are _perceived_ by 20 olfactory receptors - that's all.

Second, the focus of the article was the possibility of artificial sensing machines. Most of the research in the article is the _computer_modeling_ of the theoretical possibility of the identification of "industrial odors". Positive results do not necessarily mean that drosophil can identify some industrial substance or can be taught to identify it.

Let me make an analogy. 500 human olfactory receptors sometimes react to some poisonous substances, sometimes do not react.
Such chemical weapons as GB, VX, DM, CS are odorless, GD and GA have fruity odor, HCN have an odor of almond; mustard gas has an odor of mustard.
So what? Is that great that some small subset of the substances have some odor that we misinterpret for fruit, almond, or mustard?
Is that a sign of design?
I guess not. The clear sign of (excessive intelligent) design would be if some of the olfactory receptors were sensitive AND specific to HCN or CS, or VX, that is, having no reaction to fruits, wines, mustard, feces, whatever - and activated only by traces of HCN, CS, and VX respectively.
Instead we have 20 tested drosophil sensors that are (not so much) sensitive to (all) fermenting wine perfumes and have poor specificity to wine perfumes (download/file.php?id=523) and much poorer sensitivity and specificity toward industrial odors (download/file.php?id=524). In fact, _good_ sensitivity is shown for only 20 of 35 wine odors and 9 of 35 "industrial" odors.
The article shows that even with this poor sensitivity and specificity of 20 olfactory receptors, the _pure_, _isolated_ drugs/explosives theoretically might be sensed by hypothetical artificial machine consisting of those 20 receptors.
However, the mix of wine and hexogene - that might be a problem for that machine.
It looks like the biological olfactory receptors - both drosophil and human - typically are not very specific, so the peculiar substance acts on dozens of receptors yielding a "bouquet" of signaling to the brain. So no wonder that these biosensors are _optimal_ for drosophil/H. sapiens typical environment and blunder on "industrial odors". These are in fact "false positive results", because olfactory receptors are optimal, not universal.

Ну, это, в общем, повторение уже сказанного. Я согласен, конечно, что если бы был какой-то рецептор к VX и только к VX, то его, вероятно, было бы непросто объяснить эволюцией.
А почему по-английски?

Ну, это, в общем, повторение уже сказанного. Я согласен, конечно, что если бы был какой-то рецептор к VX и только к VX, то его, вероятно, было бы непросто объяснить эволюцией.
А почему по-английски?

С обсуждением на «ВК» связано: https://vk.com/wall-100137424_1921?reply=1923

Понятно, а то сообщение показалось странным.

А так, интересно было бы поразмышлять о дизайне обоняния. Тут есть принципиальный момент в точном понимании назначения обоняния. Если, скажем, считать, что обоняние нужно чтобы постоянно и непрерывно ориентироваться в мире естественных запахов, не затрачивая при этом значительных ресурсов (а я думаю, такое понимание лежит на поверхности и вряд ли может быть существенно неверным), то, очевидно, высокую специфичность рецепторов следует считать требованием, противоречащим этому назначению. Поэтому, гипотетические some of the olfactory receptors were sensitive AND specific to HCN or CS, or VX, that is, having no reaction to fruits, wines, mustard, feces, whatever - and activated only by traces of HCN, CS, and VX respectively хотя и были бы, вероятно, clear sign of (excessive intelligent) design, но в рамках этого самого intelligent design лично мне очень сложно ожидать чего-то подобного.

[р.Б.Константин]

Поэтому, гипотетические some of the olfactory receptors were sensitive AND specific to HCN or CS, or VX, that is, having no reaction to fruits, wines, mustard, feces, whatever - and activated only by traces of HCN, CS, and VX respectively хотя и были бы, вероятно, clear sign of (excessive intelligent) design, но в рамках этого самого intelligent design лично мне очень сложно ожидать чего-то подобного.

--Согласен. Поэтому то, что отдельные рецепторы реагируют на горчицу и иприт, герань и люизит, миндаль и синильную кислоту - не является доказательством дизайна, а просто фича.
С другой стороны обонятельные сенсоры, которые имеют такую "плейотропность" (типа герань + люизит), вполне могут пригодиться в военном деле или в вопросах безопасности.

--Согласен. Поэтому то, что отдельные рецепторы реагируют на горчицу и иприт, герань и люизит, миндаль и синильную кислоту - не является доказательством дизайна, а просто фича.

У меня ещё акцент на том, что не очень корректно говорить о дизайне чего-то, если собственно замысел автора этого чего-то неизвестен. Если замысел не очень понятен (особенно если это что-то - часть целого, назначение которого тоже не очень понятно), приходится, увы, искать вундерфичи (ну или, вундербаги, если с автором сложные отношения), но это дело во многом субъективное и зависящее от знаний тараканов искателя.

Не знаю, может, я в детство впадаю, но мне как-то аргументы типа "звёздное небо красиво, значит всё сотворил Бог", более по душе, чем, "дрозофила [не] может [теоретически] унюхать гашиш, значит (...)".

[р.Б.Константин]

Я больше вижу дизайн за врожденными связями органов чувств с поведенческими паттернами. Почему у нас индол и скатол вызывают отвращение?
А самое интересное, почему чистая кварта (соотношение частот звуков: 4:3) - это благостное созвучие, а увеличенная кварта (соотношение 2^1/2:1) - это сигнал тревоги?

[р.Б.Константин]

Не знаю, может, я в детство впадаю, но мне как-то аргументы типа "звёздное небо красиво, значит всё сотворил Бог", более по душе,....

--Это действительно удивительно, только для меня это означает: "у человека есть психо-генетический паттерн звёздного неба, законтаченный на положительные эмоции (или даже: законтаченный на эмоционально-генетический комплекс "религиозный экстаз").

(Мы об этом много размышляли с Ильёй)

--Это действительно удивительно, только для меня это означает: "у человека есть психо-генетический паттерн звёздного неба, законтаченный на положительные эмоции (или даже: законтаченный на эмоционально-генетический комплекс "религиозный экстаз").

Ну, в общем, и так можно сказать.

[р.Б.Константин]

Dear Konst, here's the response from the author for you. Hope it is helpful

Dr Catchpoole responded to your critique as follows:

The researchers’ public comments did not refer to ‘sensibility’ or ‘specificity’; rather they used the terms “distinguishing” and “broadly recognized” in context of their surprise at Drosophila’s ability to discern “chemicals they have not evolved to process”. So whatever was the level of ability (i.e. sensibility versus specificity) of Drosophila that they observed and reported on, they were surprised at such ability. Message: For those who believe evolution—surprise (i.e. at seeing what organisms are capable of). For those who believe in a Designer—no surprise.

Secondly, re Novotny’s final quote, it was in context of (a) human engineers only being able to partially re-create what God has made; and (b) humans engineering for just a smaller subset of what organisms can detect might be sufficient anyway. Message: What God has engineered is evidently ‘over-engineered’, showing the essentiality of there being an Engineer. Juxtaposed against the article’s introduction about the obvious over-engineering of tardigrades and Deinococcus, anyone holding to an evolutionary view that everything made itself is doing so against mountains of Design evidence.

[р.Б.Константин]

Dear Konst, here's the response from the author for you. Hope it is helpful

Dr Catchpoole responded to your critique as follows:

The researchers’ public comments did not refer to ‘sensibility’ or ‘specificity’; rather they used the terms “distinguishing” and “broadly recognized” in context of their surprise at Drosophila’s ability to discern “chemicals they have not evolved to process”. So whatever was the level of ability (i.e. sensibility versus specificity) of Drosophila that they observed and reported on, they were surprised at such ability. Message: For those who believe evolution—surprise (i.e. at seeing what organisms are capable of). For those who believe in a Designer—no surprise.

Secondly, re Novotny’s final quote, it was in context of (a) human engineers only being able to partially re-create what God has made; and (b) humans engineering for just a smaller subset of what organisms can detect might be sufficient anyway. Message: What God has engineered is evidently ‘over-engineered’, showing the essentiality of there being an Engineer. Juxtaposed against the article’s introduction about the obvious over-engineering of tardigrades and Deinococcus, anyone holding to an evolutionary view that everything made itself is doing so against mountains of Design evidence.

--Странный ответ. На каждый естественный запах, распознаваемый нашими обонятельным(и) рецептором(-ами), наверное, потенциально можно придумать десятки и сотни ядовитых летучих веществ, на которые с той или иной интенсивностью срабатывает этот рецептор. Грубо говоря, любой сложный эфир, даже ядовитый, будет иметь цветочный запах.
Получается, неспецифичность обонятельных рецепторов - свидетельство дизайна...
Приблизительно как если бы противопожарные сенсоры дыма срабатывали еще и на духи с "пудровым" запахом -- входит дама с духами от Giorgio Armani, а на неё срабатывает сирена и душ с потолка
"Кто теперь будет сомневаться в искусственном дизайне этой противопожарной системы?!" (с)

Может тогда опять им написать ?

[р.Б.Константин]

Может тогда опять им написать ?

--А смысл? Что я могу добавить сверх того, что написано в моём первом английском письме?

--А смысл? Что я могу добавить сверх того, что написано в моём первом английском письме?

Ну, я думал о том, как они выводят ID из «неспецифичности обонятельных рецепторов».

[р.Б.Константин]

--А смысл? Что я могу добавить сверх того, что написано в моём первом английском письме?

Ну, я думал о том, как они выводят ID из «неспецифичности обонятельных рецепторов».

--Вы же видели, что у них другие акценты. Неспецифичность - это _мой_ акцент. Если хотите - попробуйте написать им сами, фокусируясь на том, что нет никакого "over-engineering", а есть реальная неидеальность рецепторов - они горят в огне, растворяются в щёлочи, реагируют иногда на "индустриальные" запахи итд.
Если человека ударить сильно по затылку, то у него "посыпятся искры из глаз" - из-за того, что оптические нейроны среагируют не на оптический сигнал, а на сотрясение мозга. Видите, как мудро over-engineered Господь! Итд.