Notizen aus Kapitel 1 von The Vital Question von zukünftigen Gast Nick Lane. Im Intro listet er die motivierenden Fragen auf: Warum sind Bakterien trotz 4 Milliarden Jahren so relativ einfach? Warum gibt es so viele gemeinsame Strukturen zwischen allen eukaryotischen Zellen, trotz der enormen morphologischen Vielfalt zwischen Tieren, Pflanzen, Pilzen und Protisten? Warum geschah das Endosymbiose-Ereignis, das zu Eukaryoten führte, nur einmal und auf die besondere Weise, wie es geschah? Und warum wird alles Leben durch Protonengradienten angetrieben? Nick sagt, dass all diese Fragen miteinander verbunden sind. Kapitel 1: Lane sagt, es gibt 2 verschiedene Philosophien darüber, was die Engpässe der evolutionären Erkundung sind: die Nischen, die durch die Umwelt verfügbar gemacht werden, ODER die interne Struktur, die notwendig ist, um diese Nischen auszunutzen. Die Lehrbuchansicht ist, dass die Umwelt die Erkundung einschränkt, während die Struktur flexibel ist und sich anpassen kann, sobald die richtige Umwelt gegeben ist. Nick Lane denkt, es ist das Gegenteil. Es gab 2 große Oxidationsereignisse - das erste (vor 2,4 Milliarden Jahren) ebnete den Weg für eukaryotische Zellen. Das zweite (vor 600 Millionen Jahren) führte zur kambrischen Explosion, die zu all der Vielfalt bei Tieren und Pflanzen und anderem komplexen Leben führte, das wir sehen. Es scheint also, dass die Umwelt zentral ist. Sobald man eine Menge Sauerstoff in die Luft und in die Ozeane bringt, kann man anfangen, allerlei coole Dinge zu machen. Aber halt. Hier ist, was man erwarten würde zu sehen, wenn die Umwelt der entscheidende Engpass wäre: Mit diesem Schlüssel zur aeroben Atmung entwickeln sich verschiedene Bakterienmarken unabhängig in Richtung größerer Komplexität, um die neuen Nischen zu füllen (eine meistert Osmotrophie und verzweigt sich in Pilze, eine andere in Photosynthese, eine andere in Phagozytose usw.). Allerdings sieht man das nicht. Stattdessen sieht man, dass alles komplexe Leben aus einem einzigen gemeinsamen eukaryotischen Vorfahren (vor 2,2 Milliarden Jahren) hervorgeht. Es gibt keine unabhängige konvergente Evolution in Richtung dieser Art von Komplexität (Bakterien hatten 4 Milliarden Jahre Zeit, um diese Art von Komplexität zu entwickeln, und sind über die ganze Zeit bemerkenswert ähnlich geblieben). Tatsächlich, sobald man diesen entscheidenden strukturellen Schlüssel hat, proliferieren eukaryotische Organismen weit und füllen Nischen, die von 30 Meter langen Blauwalen bis zu 0,8 Meter langen Picoplankton reichen. Was noch: - Die Menge an gemeinsamer Struktur zwischen allen eukaryotischen Zellen ist bemerkenswert. Sie haben fast alle die gleichen Organellen und Komponenten. Nick schreibt: „Die meisten von uns könnten zwischen einer Pflanzenzelle, einer Nierenzelle und einem Protisten aus dem lokalen Teich unter dem Elektronenmikroskop nicht unterscheiden.“ - Es gibt keine intermediären Proto-Eukaryoten, die einige, aber nicht alle der Funktionalitäten haben, die eukaryotische Zellen zur Verfügung stehen. Das ist verrückt, wenn man bedenkt, wie Evolution funktioniert. Wir haben eine umfangreiche Aufzeichnung der schrittweisen Verbesserungen zwischen photorezeptiven Amöben und Säugetieraugen. Warum haben wir keine proto-eukaryotischen Zellen, die sich durch Meiose reproduzieren, aber keine compartmentalisierten Zellkerne haben, oder Mitochondrien, aber kein Zytoskelett? Nick argumentiert, dass die Tatsache, dass kein solcher Teil von eukaryotischen Eigenschaften existiert, darauf hindeutet, dass es strukturell nicht möglich ist, mit nur einem Teil der eukaryotischen Ausrüstung zu überleben - man braucht das gesamte Paket auf einmal. Offensichtlich wirft dies die Frage auf, wie das gesamte Paket auf einmal evolviert wurde. Was ich denke, wird er in zukünftigen Kapiteln ansprechen. Einige Fragen an Nick: - Wenn seine Ansicht ist, dass die Struktur der Hauptengpass war und wir seit 2,2 Milliarden Jahren Eukaryoten haben, warum hatten wir dann nicht all diese Tiere und so für 2 Milliarden Jahre? Warum sind sie erst vor 600 Millionen Jahren entstanden (also die kambrische Explosion)? - Nick argumentiert, dass eukaryotische Zellen ein viel bedeutenderer Schlüssel sind als die Multizellularität. Multizellularität entwickelte sich unabhängig Dutzende Male, aber wir haben nur Beweise für ein Ereignis wie das Auftreten der ersten eukaryotischen Zelle. Wenn sich die Multizellularität so oft unabhängig entwickelte (zwischen Pilzen, Schleimpilzen, Algen usw.), sehen wir interessante Unterschiede basierend auf den Situationen, in denen sie sich entwickelten? Regulieren sie die Differenzierung von Zellen, die Organisation des Körpers anders und die Kommunikation zwischen Geweben anders? TODO später nachschlagen. Ein tangentialer Gedanke. Diese ganze Debatte darüber, ob Struktur oder Umwelt wichtiger ist, scheint analog zu der Diskussion in ML zu sein, ob Architektur oder Daten wichtiger sind. Und dort scheint es, dass Daten ziemlich entscheidend sind, aber damit Meta-Lernen und Allgemeinheit einsetzen können, muss die Architektur es ermöglichen, dass Informationen auf die richtige Weise fließen. Zum Beispiel ist kontextuelles Lernen eine Art von Meta-Lernen, das nur entsteht, wenn das Modell die Fähigkeit hat, auf Hunderte vorheriger Tokens zu achten, was mit Transformatoren möglich wurde.

Es wäre lustig, einen Leseclub für Bücher/Papiere zu machen, die ich durchgehe, um mich auf Interviews vorzubereiten (oder einfach nur aus Interesse zu lesen). Was wäre der beste Weg, das zu organisieren? Twitter Live? Discord/Slack? Oder einfach Gedanken twittern und die Leute in den Kommentaren diskutieren lassen? Etwas anderes?

Ein Punkt, den ich sowohl von Carl als auch von Gwern gehört habe, ist, dass die Evolution bei Primaten endlich sowohl eine skalierbare Gehirnarchitektur als auch eine Nische gefunden hat, die marginale Steigerungen der Intelligenz belohnt. Einige Vögel sind für die Größe ihrer Gehirne wirklich schlau. Aber sie befinden sich in einer Nische, die größere, schwerere Gehirne bestraft - sie fallen vom Himmel. Der Unterschied in der Neuronenzahl zwischen den Gehirnen der Primatenarten steht proportional zu ihrer Gehirnmasse, was auf eine skalierbare Gehirnarchitektur hindeutet. Im Gegensatz dazu skaliert die Neuronenzahl bei Nagetieren und Insektenfressern sublinear mit der Masse. Ein weiteres Feedback-Loop wie das Beispiel mit dem Kochen: Opponierbare Daumen ermöglichen es uns, Werkzeuge herzustellen, was den Wert größerer Gehirne zur Gestaltung dieser Werkzeuge erhöht. Das motiviert zu geschickteren Händen...