Касмічны жарт, у якім вучоныя коцяцца ў праходзе
Ёсць "рэч", якую я называю Сусветны гумар, іншыя могуць называць гэта а Касмічны жарт. Ва ўсім нашым жыцці здараліся выпадкі, калі мы думалі, што дакладна ведаем, як павінна адбыцца нейкая падзея ці здарэнне. Мы маглі быць настолькі перакананы, што «ведалі», што адбудзецца, і маглі б зрабіць стаўку на тое, каб сямейная ферма і кухня апусціліся на вынік падзеі. Менавіта ў такія моманты Сусвет нас здзіўляе, робячы левы паварот замест правага.
У той час як у большасці выпадкаў такі паварот падзей можа выклікаць гнеў, расчараванне ці расчараванне, я звычайна рэагую на гэта, паківаючы галавой у глыбокім трапятанні ад заганнай прыроды Сусветнага гумару. Тут я падумаў, што дакладна ведаю, як усё пойдзе, а потым здзіўляюся, вецер мяне выбівае. Здзіўляюся, я павінен перагледзець і перагледзець свае перакананні, якія прывялі мяне да маёй памылковай высновы.
Калі Сусветны гумар б'е чалавека, прызнанне яго дзіўнай недасведчанасці можа выклікаць глыбокія змены ў іх жыцці. На індывідуальным узроўні кожны павінен перагледзець свае ўласныя перакананні, каб улічыць дзіўныя назіранні.
Наадварот, ход гісторыі чалавецтва кардынальна мяняецца, калі Сусветны гумар падрывае "асноўную веру", якая з'яўляецца часткай усяго грамадства. Разгледзім, як змяніўся ход гісторыі чалавецтва, калі вера ў свет роўны аспрэчвалася кругасветным плаваннем?
У 1893 г. старшыня фізікі Гарвардскага універсітэта папярэдзіў студэнтаў, што больш няма неабходнасці ў дадатковых кандыдацкіх дысертацыях у галіне фізікі. Ён выхваляўся, што навука ўстанавіла той факт, што Сусвет - гэта машына матэрыі, якая складаецца з фізічных непадзельных атамаў, якія цалкам падпарадкоўваюцца законам Ньютанаўскай механікі. Паколькі ўсе апісальныя законы фізікі былі "вядомыя", будучыня фізікі будзе зводзіцца да больш вытанчаных вымярэнняў.
Праз два гады ньютанаўская канцэпцыя сусвету, які мае толькі рэчыва, была зрынута адкрыццём субатомных часціц, рэнтгенаўскіх прамянёў і радыеактыўнасці. На працягу дзесяці гадоў фізікам давялося адмовіцца ад сваёй фундаментальнай веры ў матэрыяльны Сусвет, бо было прызнана, што Сусвет на самай справе зроблены з энергіі, механіка якой падпарадкоўвалася законам квантавай фізікі. Гэты маленькі кавалак Сусветнага гумару глыбока змяніў ход цывілізацыі, перавёўшы нас ад паравых машын да ракетных караблёў, ад тэлеграфаў да кампутараў.
Ну ... касмічны свавольнік зноў ударыў!
Як гэта рабілася некалькі разоў у мінулым, гэты выраз Сусветны гумар перашкаджае асноватворным базавым перакананням звычайнай навукі. Жарт увасоблены ў выніках праекта "Геном чалавека". Ва ўсёй шумцы адносна паслядоўнасці генетычнага кода чалавека і таго, што мы патрапілі ў бліскучы тэхналагічны подзвіг, мы не засяроджваліся на фактычным "сэнсе" вынікаў.
Адным з найбольш важных і асноўных асноўных перакананняў у звычайнай біялогіі з'яўляецца тое, што рысы і характар арганізмаў "кантралююцца" іх генамі. Гэта перакананне закладзена ў канцэпцыі генетычнай дэтэрмінаванасці, звычайнай догмы, прадстаўленай практычна ва ўсіх падручніках і курсах біялогіі. Як генам атрымоўваецца "кантраляваць" жыццё? Ён заснаваны на канцэпцыі, што гены ўзнікаюць самастойна, гэта значыць, што яны здольныя "ўключацца і выключацца". Самаактуалізуюцца гены забяспечаць камп'ютэрныя праграмы, якія кантралююць структуру і функцыю арганізма. Адпаведна, наша вера ў генетычную дэтэрмінаванасць азначае, што "складанасць" (эвалюцыйны рост) арганізма будзе прапарцыйная колькасці генаў, якімі ён валодае.
Да пачатку рэалізацыі праекта па геному чалавека навукоўцы падлічылі, што чалавечая складанасць патрабуе геному, які перавышае 100,000 70,000 генаў. Гены - гэта ў першую чаргу чарцяжы, якія кадуюць хімічную структуру бялкоў, малекулярных "частак", якія ўваходзяць у склад клеткі. Лічылася, што для кожнага з 90,000 XNUMX - XNUMX XNUMX бялкоў, якія складаюць наша цела, існуе адзін ген.
Акрамя генаў, якія кадуюць бялок, клетка змяшчае гены, якія вызначаюць характар арганізма, "кантралюючы" актыўнасць іншых генаў. Гены, якія «праграмуюць» экспрэсію іншых генаў, называюцца генамі рэгуляцыі. Рэгулюючыя гены кадуюць інфармацыю пра складаныя фізічныя заканамернасці, якія забяспечваюць спецыфічныя анатоміі, якія прадстаўляюць структуры, якія характарызуюць кожны тып клетак (цягліца ў параўнанні з косткай) альбо арганізм (шымпанзэ ад чалавека). Акрамя таго, падмноства рэгуляторных генаў звязана з "кантролем" над пэўнымі мадэлямі паводзін. Рэгулятарныя гены арганізуюць дзейнасць вялікай колькасці генаў, дзеянні якіх у сукупнасці спрыяюць выражэнню такіх рыс, як дасведчанасць, эмоцыі і інтэлект. Было падлічана, што ў геноме чалавека больш за 30,000 генаў, якія рэгулююць жыццё.
Пры разглядзе мінімальнай колькасці генаў, неабходных для стварэння чалавека: мы б пачалі з базавай колькасці звыш 70,000 70,000 генаў, па адным для кожнага з больш чым 100,000 30,000 бялкоў, знойдзеных у чалавеку. Тады мы ўключаем колькасць рэгуляторных генаў, неабходных для забеспячэння складанасці заканамернасцей, выяўленых у нашай анатоміі, фізіялогіі і паводзінах. Дазвольце акругліць колькасць чалавечых генаў у агульнай складанасці нават да XNUMX XNUMX, уключаючы мінімалісцкую колькасць XNUMX рэгулюючых генаў.
Гатовы да касмічнага жарту? Вынікі праекта "Геном" паказваюць, што ў геноме чалавека ўсяго каля 34,000 XNUMX генаў. Дзве траціны чаканых генаў не існуе! Як мы можам растлумачыць складанасць генетычна кантраляванага чалавека, калі нават генаў не хапае для кадавання толькі бялкоў?
Больш зневажальным для догмы нашай веры ў генетычную дэтэрмінаванасць з'яўляецца той факт, што няма вялікай розніцы ў агульнай колькасці генаў, знойдзеных у чалавека, і генаў, якія знаходзяцца ў першабытных арганізмах, якія насяляюць планету. Нядаўна біёлагі завяршылі карціраванне геномаў дзвюх найбольш вывучаных мадэляў жывёл пры генетычных даследаваннях - пладовай мухі і мікраскапічнага аскарыды (Caenorhabditis elegans).
Прымітыўны гліст Caenorhabditis служыць ідэальнай мадэллю для вывучэння ролі генаў у развіцці і паводзінах. Гэты хутка расце і размнажаецца прымітыўны арганізм мае дакладна ўзорнае цела, якое складаецца з роўна 969 клетак, просты мозг з каля 302 упарадкаваных клетак, ён выражае унікальны рэпертуар паводзін, і самае галоўнае, ён паддаецца генетычным эксперыментам. Геном Caenorhabditis складаецца з больш чым 18,000 генаў. Чалавечае цела з 50+ трыльёнаў клетак мае геном толькі на 15,000 XNUMX генаў больш, чым мікраскапічны круглы чарвяк з нізкім, безхрыбетным.
Відавочна, што складанасць арганізмаў не адлюстроўваецца на складанасці яго генаў. Напрыклад, нядаўна быў вызначаны геном пладовай мухі, які складаецца з 13,000 генаў. Вока пладовай мухі складаецца з большай колькасці клетак, чым ва ўсім чарвяку Caenorhabditis. Значна больш складаная па сваёй структуры і паводзінах, чым мікраскапічны аскарыда, пладовая муха мае на 5000 генаў менш !!
Праект "Геном чалавека" быў глабальнай працай, прысвечанай расшыфроўцы генетычнага кода чалавека. Лічылася, што завершаны чалавечы план прадаставіць навуцы ўсю неабходную інфармацыю, каб "вылечыць" усе хваробы чалавецтва. Далей меркавалася, што ўсведамленне механізму генетычнага кода чалавека дазволіць навукоўцам стварыць Моцарта ці іншага Эйнштэйна.
"Невыкананне" вынікаў геному адпавядаць нашым чаканням паказвае, што нашы чаканні адносна таго, як "працуе" біялогія, відавочна грунтуюцца на няправільных здагадках або інфармацыі. Наша "вера" ў канцэпцыю генетычнага дэтэрмінізму ў корані ... няправільная! Мы не можам сапраўды прызнаць характар нашага жыцця наступствам генетычнага "праграмавання". Вынікі геному прымушаюць нас перагледзець пытанне: "Адкуль мы набываем біялагічную складанасць?"
У каментарыі да дзіўных вынікаў даследавання геному чалавека Дэвід Балтымор, адзін з самых вядомых генетыкаў і лаўрэат Нобелеўскай прэміі, звярнуўся да гэтай праблемы складанасці:
«Але калі чалавечы геном не ўтрымлівае шмат генаў, непразрыстых для нашых кампутараў, відавочна, што мы не набываем сваёй бясспрэчнай складанасці перад чарвякамі і раслінамі, выкарыстоўваючы больш генаў. Разуменне таго, што дае нам нашу складанасць - наш велізарны паводніцкі рэпертуар, здольнасць ажыццяўляць свядомыя дзеянні, выдатную фізічную каардынацыю, дакладна наладжаныя змены ў адказ на знешнія змены навакольнага асяроддзя, навучання, памяці ... ці трэба працягваць? - застаецца праблемай для будучыня ". (Nature 409: 816, 2001)
Навукоўцы пастаянна заяўляюць, што нашы біялагічныя лёсы запісаны ў гены. Сутыкнуўшыся з гэтай верай, Сусвет супакойвае нас касмічным жартам: "Кантроль" жыцця не ў генах. Безумоўна, самае цікавае наступства вынікаў праекта заключаецца ў тым, што зараз мы павінны сутыкнуцца з той "праблемай на будучыню", пра якую гаварыў Балтымор. Што "кантралюе" нашу біялогію, як не гены?
На працягу апошніх гадоў акцэнт навукі і прэсы на "сіле" генаў засланіў бліскучую працу многіх біёлагаў, якія раскрываюць кардынальна іншае разуменне экспрэсіі арганізма. Наперадзе ў галіне клетачнай навукі ўзнікае прызнанне таго, што навакольнае асяроддзе і, больш канкрэтна, наша ўспрыманне навакольнага асяроддзя непасрэдна кантралюе нашы паводзіны і актыўнасць генаў.
Нядаўна былі выяўлены малекулярныя механізмы, з дапамогай якіх жывёлы, ад адзінкавых клетак да чалавека, рэагуюць на раздражняльнікі навакольнага асяроддзя і актывуюць адпаведныя фізіялагічныя і паводніцкія рэакцыі. Клеткі выкарыстоўваюць гэтыя механізмы для таго, каб дынамічна "адаптаваць" сваю структуру і функцыі ў адпаведнасці з пастаянна змяняюцца патрабаваннямі навакольнага асяроддзя. Працэс адаптацыі апасродкаваны клеткавай мембранай (скурай клеткі), якая служыць эквівалентам "мозгу" клеткі. Клеткавыя мембраны распазнаюць "сігналы" навакольнага асяроддзя праз актыўнасць бялкоў-рэцэптараў. Рэцэптары распазнаюць як фізічныя (напрыклад, хімічныя рэчывы, іёны), так і энергетычныя (напрыклад, электрамагнітныя, скалярныя сілы) сігналы.
Сігналы навакольнага асяроддзя «актывуюць» рэцэптарныя бялкі, прымушаючы іх звязвацца з дадатковымі эфектарнымі вавёркамі. Эфектарныя бялкі - гэта "перамыкачы", якія кантралююць паводзіны клеткі. Вавёркі-рэцэптары-эфектары забяспечваюць клетку інфармаванасць праз фізічныя адчуванні. Па строгаму вызначэнню, гэтыя мембранныя бялковыя комплексы ўяўляюць сабой малекулярныя адзінкі ўспрымання. Гэтыя малекулы мембраннага ўспрымання таксама кантралююць транскрыпцыю генаў (уключэнне і выключэнне генных праграм) і нядаўна былі звязаны з адаптыўнымі мутацыямі (генетычныя змены, якія перапісваюць ДНК-код у адказ на стрэс).
Клеткавая мембрана - гэта структурны і функцыянальны гамалог (эквівалент) камп'ютэрнага чыпа, у той час як ядро ўяўляе сабой жорсткі дыск для чытання і запісу, загружаны генетычнымі праграмамі. Арганізмавая эвалюцыя, якая ўзнікла ў выніку павелічэння колькасці адзінак успрымання мембраны, будзе мадэлявацца з выкарыстаннем фрактальнай геаметрыі. Паўторныя фрактальныя ўзоры дазваляюць зрабіць перакрыжаваную спасылку на структуру і функцыі паміж трыма ўзроўнямі біялагічнай арганізацыі: клеткай, шматклеткавым арганізмам і эвалюцыяй у грамадстве. Дзякуючы фрактальнай матэматыцы мы атрымліваем каштоўнае ўяўленне пра мінулае і будучыню эвалюцыі.
Навакольнае асяроддзе дзякуючы акту ўспрымання кантралюе паводзіны, актыўнасць генаў і нават перапісванне генетычнага кода. Клеткі "вучацца" (развіваюцца), ствараючы новыя вавёркі ўспрымання ў адказ на новы экалагічны досвед. "Дасведчаныя" ўспрыманні, асабліва тыя, што паходзяць ад непрамога досведу (напрыклад, бацькоўскай, аднагодкаў і акадэмічнай адукацыі), могуць грунтавацца на няправільнай інфармацыі або няправільнай інтэрпрэтацыі. Паколькі яны могуць быць "праўдзівымі", а могуць і не быць, успрыманне складаецца ў рэальнасці!
Нашы новыя навуковыя веды вяртаюцца да старажытнага ўсведамлення сілы веры. Перакананні сапраўды магутныя ... праўдзівыя яны ці ілжывыя. Хоць мы заўсёды чулі пра "сілу пазітыўнага мыслення", праблема ў тым, што негатыўнае мысленне гэтак жа магутнае, хоць і ў "супрацьлеглым" кірунку. Праблемы, якія ўзнікаюць у здароўі і ў развіцці нашага жыцця, як правіла, звязаны з "няправільнымі ўяўленнямі", набытымі ў нашым вопыце навучання. Цудоўная частка гісторыі заключаецца ў тым, што ўспрыманне можна перавучыць! Мы можам перайначыць сваё жыццё, перавучыўшы сваю свядомасць. Гэта адлюстраванне вечнай мудрасці, якая перадалася нам і цяпер прызнана ў клетачнай біялогіі.
Разуменне нядаўна апісаных механізмаў кіравання клеткамі выкліча гэтак жа глыбокі зрух у біялагічнай веры, як і квантавая рэвалюцыя, выкліканая ў фізіцы. Сіла новай біялагічнай мадэлі заключаецца ў тым, што яна аб'ядноўвае асноўныя філасофіі звычайнай медыцыны, дадатковай медыцыны і духоўнага лячэння.