Vykstant natūraliai atrankai, populiacijos genome didėja Fišerio informacija

[Andrej S]

   Natūralioji atranka - tai mechanizmas užtikrinantis prisitaikymą populiacijos lygyje. Dėka jos, informacija apie aplinką (taip pat vidinę organizmo aplinką) atspindima rūšies genome (informacijos apie rūšies individų sandarą visuma). Ilgą laiką nebuvo žinoma kokia informacijos metriką geriausiai apibūdina šį procesą. Stiveno Frenko (Steven Frank) manymu, tai yra Fišerio informacija. Vykstant natūraliai atrankai, kaip parodė analizė, anksčiau minėtas parametras pastoviai didėja. Šis pasiekimas yra labai svarbus, nes iki šiol nesukurta vieninga atrankos teorija, analogiška susisiekimo teorijai, kuri buvo suformuluota K. Šanono (Claude Shannon) ir N. Vienerio (Norbert Wiener) daugiau kaip prieš 60 metų. Kaip aiškina pats tyrimo autorius, sunku būtu sukurti komunikacijos teoriją, neturint procesų informacinio apibrėžimo (šiuo atveju turima omeny Šanono informacinė entropija komunikacijos teorijoje, žiūrint analogiškai). Ką reiškia pati Fišerio informacija, kuri yra pateikta kaip informacijos ekvivalentas natūraliosios atrankos procese? Pagal apybrėžimą - Fišerio informacija (Fisher information) nurodo, kiek informacijos suteikia stebėjimai apie nežinomą statistinio skirstinio parametrą. Įdomu yra tai, kad šį matą sugalvojo R. Fišeris - šiuolaikinės statistikos bei (!) evoliucinė genetikos tėvas. Tuo pat metu jis dirbo su natūraliosios atrankos matematiniu formalizavimu, tačiau niekados nebandė susieti savo pateiktą informacijos matą su natūraliosios atrankos dinamika. Stiveno Frenko, koncepciniame tyrime, kuri galima surasti naujausiame "Journal of Evolutionary Biology" žurnale, galima pamatyti tokio ekvivalentiškumo įrodymą: Prisitaikymo pokyčio greitis, kuris yra sukeliamas natūraliosios atrankos, yra lygus Fišerio informacijai apie aplinką, kuri yra atspindėtą paveldimumo dalelėse. Paveldimumo dalelės gali būti ne tiktai genų aleliai bet ir paveldimi patogenai, kultūriniai požymiai ir pan. Be to, autorius surado ryšius tarp Šanono infromacijos ir Fišerio informacijos (antroji yra pirmosios pagreitis). Taigi fišerio informacija yra tarsi sąsaja tarp dinamikos ir informacijos. Vykstant dinamikai, mes sužinome daugiau apie patį procesą ir pagal matomą pagreitį mes sužinome daugiau apie tiesiogiai nestebimą jėgą, veikiančią sistemą.
   Autorius pateikia taip pat ir kitų mokslininkų darbus, kurie rodo kad ir fizinėse sistemose, vykstant dinaminiams procesams, didėja Fišerios informacija. Fiziko, B. R. Frieden nuomone, Fišerio informacija yra natūralus matas visiems mokslams. Informacija apie fenomeną perduodama per dažnių fluktuacijas. Tačiau, stebėjimai nepilnai užfiksuoja visą informaciją. S. Frenko manymu, Fišerio informacijos požiūrio taškas būtu sekantis: atstumas tarp pradinio ir tolimesnio būsenų skirstinio, suteikia informacija apie nestebimas pasikeitimų taisykles. Vykstant natūraliai atrankai, biologinėse sistemose informacija įgaunama indukciškai, per paveldimumo dalelių dažnių pasikeitimus, kurie yra nulemti jų (dalelių) prisitaikymo prie aplinkos laipsnio.


Nuoroda:
Natural selection maximizes Fisher information - Straipsnis "Journal of Evolutionary Biology" žurnale apie informacinius evoliucijos (natūraliosios atrankos) aspektus.

--
AS