Notities uit Hoofdstuk 1 van The Vital Question door toekomstige gast Nick Lane. In de inleiding somt hij de motiverende vragen op: Waarom zijn bacteriën relatief eenvoudig ondanks dat ze al 4 miljard jaar bestaan? Waarom is er zoveel gedeelde structuur tussen alle eukaryote cellen ondanks de enorme morfologische variëteit tussen dieren, planten, schimmels en protisten? Waarom vond de endosymbiose gebeurtenis die leidde tot eukaryoten slechts één keer plaats, en op de specifieke manier zoals het gebeurde? En waarom wordt al het leven aangedreven door protongradiënten? Nick zegt dat al deze vragen met elkaar verbonden zijn. Hoofdstuk 1: Lane zegt dat er 2 verschillende filosofieën zijn over wat de knelpunten van evolutionaire verkenning zijn: de niches die beschikbaar zijn door de omgeving, OF de interne structuur die nodig is om die niches te benutten. De tekstboekvisie is dat de omgeving de verkenning beperkt, terwijl structuur flexibel is en kan aanpassen zodra de juiste omgeving aanwezig is. Nick Lane denkt dat het tegenovergesteld is. Er zijn 2 grote oxidatie-evenementen geweest - het eerste (2,4 miljard jaar geleden) legde de basis voor eukaryote cellen. Het tweede (600 miljoen jaar geleden) leidde tot de Cambrium-explosie, wat resulteerde in alle variëteit aan dieren en planten en ander complex leven dat we zien. Het lijkt dus alsof de omgeving centraal staat. Zodra je een hoop zuurstof in de lucht en in de oceanen krijgt, kun je allerlei coole dingen beginnen te maken. Maar wacht even. Dit is wat je zou verwachten te zien als de omgeving de belangrijkste beperking was: Met deze sleutelontgrendeling van aerobe respiratie, evolueren verschillende merken bacteriën onafhankelijk naar grotere complexiteit om de nieuwe niches die geopend zijn in te vullen (de ene beheerst osmotrofie en takken af naar schimmels, de andere fotosynthese, de andere fagocytose, enz.). Echter, je ziet dit niet. In plaats daarvan zie je dat al het complexe leven voortkomt uit een enkele gemeenschappelijke eukaryote voorouder (2,2 miljard jaar geleden). Er is geen onafhankelijke convergente evolutie naar deze soort complexiteit (bacteriën hebben 4 miljard jaar gehad om deze soort complexiteit te evolueren, en zijn door de hele tijd opmerkelijk gelijk gebleven). In feite, zodra je deze sleutelstructuurontgrendeling krijgt, prolifereren eukaryote organismen wijdverspreid, en vullen niches variërend van 100 voet lange blauwe walvissen tot 0,8 meter lange picoplankton. Wat meer is: - De hoeveelheid gedeelde structuur tussen alle eukaryote cellen is opmerkelijk. Ze hebben bijna allemaal dezelfde organellen en componenten. Nick schrijft: "De meesten van ons zouden niet kunnen onderscheiden tussen een plantencel, een niercel en een protist uit de lokale vijver onder de elektronenmicroscoop." - Er zijn geen tussenliggende proto-eukaryoten, die sommige, maar niet alle, functionaliteit hebben die beschikbaar is voor eukaryote cellen. Dit is wild gezien hoe evolutie werkt. We hebben een uitgebreide registratie van de incrementele upgrades tussen fotoreceptieve amoeben en zoogdierenogen. Waarom hebben we geen proto-eukaryote cellen die zich voortplanten via meiose maar geen compartimentalisatie van de celkernen hebben, of mitochondriën maar geen cytoskelet? Nick betoogt dat het feit dat er geen dergelijke subset van eukaryote eigenschappen bestaat, suggereert dat het niet structureel mogelijk is om te overleven met slechts een fractie van eukaryote uitrusting - je hebt het hele pakket in één keer nodig. Dit roept uiteraard de vraag op hoe het hele pakket in één keer is geëvolueerd. Wat ik denk dat hij in toekomstige hoofdstukken zal behandelen. Enkele vragen voor Nick: - Als zijn visie is dat structuur de belangrijkste bottleneck was, en we al 2,2 miljard jaar eukaryoten hebben, waarom hadden we dan niet al deze dieren en zo voor 2 miljard jaar? Waarom ontstonden ze pas 600 miljoen jaar geleden (ook wel de Cambrium-explosie genoemd)? - Nick betoogt dat eukaryote cellen een veel belangrijkere ontgrendeling zijn dan meercelligheid. Meercelligheid is onafhankelijk tientallen keren geëvolueerd, maar we hebben slechts bewijs van één gebeurtenis zoals de opkomst van de eerste eukaryote cel. Als meercelligheid onafhankelijk zo vaak is geëvolueerd (tussen schimmels, slijmzwammen, algen, enz.), zien we dan interessante verschillen op basis van de situaties waarin ze zijn geëvolueerd? Reguleren ze de differentiatie van cellen, de organisatie van het lichaam anders, en communicatie tussen weefsels anders? TODO later opzoeken. Een tangentiële gedachte. Deze hele discussie over of structuur of omgeving belangrijker is, lijkt analogie met de discussie in ML over of architectuur of data belangrijker is. En daar lijkt het erop dat data behoorlijk cruciaal is, maar voor meta-leren en generaliteit om op gang te komen, moet de architectuur het mogelijk maken dat informatie op de juiste manier stroomt. Bijvoorbeeld, in-context leren is een soort meta-leren dat alleen ontstaat zodra het model de mogelijkheid heeft om aandacht te besteden aan honderden eerdere tokens, wat tractabel werd met transformers.

Het zou leuk zijn om een leesclub te organiseren voor boeken/artikelen waar ik doorheen ga ter voorbereiding op interviews (of gewoon omdat ik geïnteresseerd ben in lezen, ongeacht). Wat is de beste manier om dit te organiseren? Twitter Live? Discord/Slack? Of gewoon gedachten tweeten en mensen in de reacties laten discussiëren? Iets anders?

Een punt dat ik zowel van Carl als van Gwern heb gehoord, is dat de evolutie bij primaten eindelijk zowel een schaalbare hersenarchitectuur als een niche heeft gevonden die marginale verhogingen in intelligentie beloont. Sommige vogels zijn echt slim voor de grootte van hun hersenen. Maar ze bevinden zich in een niche die grotere, zwaardere hersenen bestraft - ze vallen uit de lucht. Het verschil in het aantal neuronen tussen de hersenen van primatensoorten is proportioneel aan hun hersenmassa, wat suggereert dat er een schaalbare hersenarchitectuur is. In tegenstelling tot primaten, schalen het aantal neuronen bij knaagdieren en insectivoren sublineair met de massa. Een andere feedbacklus zoals het kookvoorbeeld: tegenstrijdige duimen stellen ons in staat om gereedschap te maken, wat de waarde vergroot van het hebben van grotere hersenen om dat gereedschap te ontwerpen. Wat meer behendige handen stimuleert...