Reimprès de Bridges, 2001 Vol 12(1):5 ISSEEM
Tot i que un humà està format per més de cinquanta bilions de cèl·lules, no hi ha funcions fisiològiques en els nostres cossos que no estiguessin preexistents en la biologia de la cèl·lula nucleada única (eucariota). Els organismes unicel·lulars, com l'ameba o el parameci, posseeixen els equivalents citològics d'un sistema digestiu, un sistema excretor, un sistema respiratori, un sistema musculoesquelètic, un sistema immunitari, un sistema reproductor i un sistema cardiovascular, entre d'altres. En els humans, aquestes funcions fisiològiques estan associades amb l'activitat d'òrgans específics. Aquests mateixos processos fisiològics es duen a terme a les cèl·lules per sistemes d'òrgans diminuts anomenats orgànuls.
La vida cel·lular es manté regulant estrictament les funcions dels sistemes fisiològics de la cèl·lula. L'expressió de repertoris de comportament predictibles implica l'existència d'un "sistema nerviós" cel·lular. Aquest sistema reacciona als estímuls ambientals provocant respostes conductuals adequades. L'orgànul que coordina els ajustaments i reaccions d'una cèl·lula als seus entorns interns i externs representaria l'equivalent citoplasmàtic del "cervell".
Des de la ruptura del codi genètic a principis dels anys 1950, els biòlegs cel·lulars han afavorit el concepte de determinisme genètic, la noció que els gens "controlen" la biologia. Pràcticament tots els gens de la cèl·lula es troben dins de l'orgànul més gran de la cèl·lula, el nucli. L'opinió convencional considera que el nucli és el "centre de comandament" de la cèl·lula. Com a tal, el nucli representaria l'equivalent cel·lular del "cervell".
El determinisme genètic infereix que l'expressió i el destí d'un organisme estan principalment "predeterminats" en el seu codi genètic. La base genètica de l'expressió de l'organisme està arrelada a les ciències biològiques com una veritat consensuada, una creença per la qual emmarquem la nostra referència per a la salut i la malaltia. D'aquí la idea que la susceptibilitat a determinades malalties o l'expressió de comportaments aberrants està generalment vinculada al llinatge genètic i, en ocasions, a mutacions espontànies. Per extensió, la majoria dels científics també perceben que la ment i la consciència humanes estan "codificades" a les molècules del sistema nerviós. Això al seu torn promou el concepte que l'aparició de la consciència reflecteix el "fantasma a la màquina".
La primacia de l'ADN per influir i regular el comportament i l'evolució biològics es basa en una hipòtesi infundada. Un article fonamental de HF Nijhout (BioEssays 1990, 12 (9):441-446) descriu com els conceptes relatius a "controls" i "programes" genètics es van concebre originalment com a metàfores per ajudar a definir i dirigir vies de recerca. La repetició generalitzada d'aquesta hipòtesi convincent al llarg de cinquanta anys ha donat com a resultat que la "metàfora del model" es converteixi en la "veritat del mecanisme", malgrat l'absència d'evidències substantives de suport. Com que l'assumpció emfatitza el programa genètic com el "graó superior" de l'escala de control biològic, els gens han adquirit l'estatus d'agents causals per provocar l'expressió i el comportament biològics (per exemple, gens que causen càncer, alcoholisme, fins i tot criminalitat).
La noció que el nucli i els seus gens són el "cervell" de la cèl·lula és una hipòtesi insostenible i il·lògica. Si s'extreu el cervell d'un animal, la interrupció de la integració fisiològica portaria immediatament a la mort de l'organisme. Si el nucli representés realment el cervell de la cèl·lula, llavors l'eliminació del nucli donaria lloc al cessament de les funcions cel·lulars i la mort cel·lular immediata. No obstant això, les cèl·lules enucleades experimentalment poden sobreviure durant dos o més mesos sense gens i, tanmateix, són capaços d'efectuar respostes complexes a estímuls ambientals i citoplasmàtics (Lipton, et al., Differentiation 1991, 46:117-133). La lògica revela que el nucli no pot ser el cervell de la cèl·lula!
Els estudis sobre cèl·lules humanes clonades em van portar a la consciència que el plasmalema de la cèl·lula, comunament conegut com a membrana cel·lular, representa el "cervell" de la cèl·lula. Les membranes cel·lulars, el primer orgànul biològic que apareix en l'evolució, són l'únic orgànul comú a tots els organismes vius. Les membranes cel·lulars compartimenten el citoplasma, separant-lo dels capricis del medi extern. En la seva capacitat de barrera, la membrana permet a la cèl·lula mantenir un "control" estret sobre l'entorn citoplasmàtic, una necessitat per dur a terme reaccions biològiques. Les membranes cel·lulars són tan primes que només es poden observar mitjançant el microscopi electrònic. En conseqüència, l'existència i l'expressió universal de l'estructura de la membrana només es va establir clarament cap al 1950.
En les micrografies electròniques, la membrana cel·lular apareix com una "pell" de tres capes (negre-blanc-negre) que embolcalla la cèl·lula. La simplicitat estructural fonamental de la membrana cel·lular, que és idèntica per a tots els organismes biològics, va enganyar els biòlegs cel·lulars. Durant la major part dels darrers cinquanta anys, la membrana es va percebre com una barrera "passiva" i semipermeable, semblant a un "embolcall de plàstic" transpirable, la funció del qual era simplement contenir el citoplasma.
L'aspecte en capes de la membrana reflecteix l'organització dels seus blocs de construcció fosfolípids. Aquestes molècules en forma de piruleta són amfipàtiques, posseeixen tant un cap de fosfat polar globular (figura A) com dues potes no polars en forma de pal (figura B). Quan s'agiten en solució, els fosfolípids s'assemblen en una bicapa cristal·lina estabilitzadora (figura C).
Les potes lipídiques que formen el nucli de la membrana proporcionen una barrera hidròfoba (figura D) que separa el citoplasma de l'entorn extern en constant canvi. Si bé la integritat citoplasmàtica es manté per la funció de barrera passiva del lípid, els processos vitals necessiten l'intercanvi actiu de metabòlits i informació entre el citoplasma i el medi ambient. Les activitats fisiològiques del plasmalema estan mediades per les proteïnes de la membrana.
Cadascuna de les aproximadament 100,000 proteïnes diferents que proporcionen el cos humà està formada per una cadena lineal d'aminoàcids enllaçats. Les "cadenes" estan reunides a partir d'una població de vint aminoàcids diferents. L'estructura i funció úniques de cada proteïna es defineix per la seqüència específica d'aminoàcids que componen la seva cadena. Sintetitzades com una cadena lineal, les cadenes d'aminoàcids es pleguen posteriorment en glòbuls tridimensionals únics. La conformació final (forma) de la proteïna reflecteix un equilibri de càrregues elèctriques entre els seus aminoàcids constituents.
La morfologia tridimensional de les proteïnes plegades dota les seves superfícies d'esquerdes i butxaques de forma específica. Les molècules i els ions que posseeixen formes físiques complementàries i càrregues elèctriques s'uniran a les esquerdes i butxaques superficials d'una proteïna amb l'especificitat d'un pany i clau. La unió d'una altra molècula altera la distribució de càrrega elèctrica de la proteïna. En resposta, la cadena d'aminoàcids de la proteïna es replegarà espontàniament per reequilibrar la distribució de càrrega. El replegament canvia la conformació de la proteïna. En passar d'una conformació a una altra, la proteïna expressa moviment. Els moviments conformacionals de proteïnes són aprofitats per la cèl·lula per dur a terme funcions fisiològiques. El treball generat pel moviment de proteïnes és responsable de la "vida".
Alguns dels vint aminoàcids que componen la cadena de la proteïna són no polars (hidrofòbics, amants del petroli). Les porcions hidrofòbiques de les proteïnes busquen estabilitat inserint-se al nucli lipídic de la membrana. Les porcions polars (amants de l'aigua) d'aquestes proteïnes s'estenen des d'una o de les dues superfícies cobertes d'aigua de la membrana. Les proteïnes incorporades a la membrana s'anomenen proteïnes integrals de membrana (IMP).
Els IMP de membrana es poden subdividir funcionalment en dues classes: receptors i efectors. Els receptors són dispositius d'entrada que responen a senyals ambientals. Els efectors són dispositius de sortida que activen processos cel·lulars. Una família de proteïnes processadores, situades al citoplasma sota la membrana, serveixen per enllaçar receptors receptors de senyal amb efectors productors d'acció.
Els receptors són "antenes" moleculars que reconeixen senyals ambientals. Algunes antenes receptores s'estenen cap a dins des de la cara citoplasmàtica de la membrana. Aquests receptors "llegeixen" el medi intern i donen consciència de les condicions citoplasmàtiques. Altres receptors que s'estenen des de la superfície exterior de la cèl·lula proporcionen consciència dels senyals ambientals externs.
Les ciències biomèdiques convencionals sostenen que la "informació" ambiental només pot ser transportada per la substància de les molècules (Science 1999, 284:79-109). Segons aquesta noció, els receptors només reconeixen "senyals" que complementen físicament les seves característiques superficials. Aquesta creença materialista es manté tot i que s'ha demostrat àmpliament que els receptors de proteïnes responen a les freqüències vibracionals. Mitjançant un procés conegut com a acoblament electroconformacional (Tsong, Trends in Biochem. Sci. 1989, 14:89-92), els camps d'energia vibracional ressonant poden alterar l'equilibri de càrregues d'una proteïna. En un camp d'energia harmònic, els receptors canviaran la seva conformació. En conseqüència, els receptors de membrana responen a la informació ambiental tant física com energètica.
La conformació "activada" d'un receptor informa a la cèl·lula de l'existència d'un senyal. Els canvis en la conformació del receptor proporcionen la "consciència" cel·lular. En la seva conformació "activada", un receptor receptor de senyal pot unir-se a una proteïna efectora productora de funcions o a una proteïna processadora intermediaria. Les proteïnes receptores tornen a la seva conformació "inactiva" original i es desprenen d'altres proteïnes quan el senyal cesa.
La família de proteïnes efectores representen dispositius de "sortida". Hi ha tres tipus diferents d'efectors, proteïnes de transport, enzims i proteïnes del citoesquelet. Els transportadors, que inclouen l'extensa família de canals, serveixen per transportar molècules i informació d'un costat a l'altre de la barrera de membrana. Els enzims són els responsables de la síntesi i degradació metabòliques. Les proteïnes citoesquelètiques regulen la forma i la motilitat de les cèl·lules.
Les proteïnes efectores generalment tenen dues conformacions: una configuració activa en la qual la proteïna expressa la seva funció; i una conformació "en repòs" en què la proteïna és inactiva. Per exemple, una proteïna de canal en la seva conformació activa posseeix un porus obert a través del qual ions o molècules específiques travessen la barrera de membrana. En tornar a una conformació inactiva, el replegament de proteïnes restringeix el canal conductor i el flux d'ions o molècules s'atura.
Ajuntant totes les peces, oferim una visió de com el "cervell" de la cèl·lula processa la informació i provoca el comportament. Els innombrables senyals d'energia molecular i radiant en l'entorn d'una cèl·lula creen una cacofonia virtual d'informació. D'una manera semblant a una transformada biològica de Fourier, els receptors de superfície individuals (Fig. H) senten l'entorn aparentment caòtic i filtren freqüències específiques com a senyals de comportament. La recepció d'un senyal ressonant (Fig. I, fletxa) indueix un canvi conformacional en la porció citoplasmàtica del receptor (Fig. I, punta de fletxa). Aquest canvi conformacional permet que el receptor es complexi amb un IMP efector específic (Fig. J, en aquest cas un IMP de canal). La unió de la proteïna receptora (Fig. K) al seu torn provoca un canvi conformacional en la proteïna efectora (Fig. L, canal obert). Els receptors activats poden activar vies enzimàtiques, induir la reorganització estructural i la motilitat o activar el transport de senyals i ions elèctrics polsats de manera única a través de la membrana.
Les proteïnes del processador serveixen com a dispositius "múltiples", ja que poden augmentar la versatilitat del sistema de senyal. Aquestes proteïnes connecten receptors amb proteïnes efectores (P a la figura M). Mitjançant la "programació" de l'acoblament de proteïnes del processador, es poden enllaçar diverses entrades amb una varietat de sortides. Les proteïnes processadores proporcionen un gran repertori de comportament utilitzant un nombre limitat d'IMP.
Els IMP efectors converteixen els senyals ambientals mediats pel receptor en comportament biològic. La funció de sortida d'algunes proteïnes efectores pot representar l'extensió total d'un comportament provocat. Tanmateix, en la majoria dels casos, la sortida dels IMP efectors serveix realment com a "senyal" secundari que penetra a la cèl·lula i activa el comportament d'altres vies de proteïnes citoplasmàtiques. Les proteïnes efectores activades també serveixen com a factors de transcripció, senyals que provoquen l'expressió gènica.
El comportament de la cèl·lula està controlat per les accions combinades de receptors acoblats i IMP efectors. Els receptors proporcionen "consciència del medi ambient" i les proteïnes efectores converteixen aquesta consciència en "sensació física". Per definició estricta, un complex receptor-efector representa una unitat fonamental de percepció. Les unitats de percepció de proteïnes proporcionen la base de la consciència biològica. Les percepcions "controlen" el comportament cel·lular, tot i que, en realitat, una cèl·lula està realment "controlada" per creences, ja que les percepcions poden no ser necessàriament precises.
La membrana cel·lular és un processador orgànic d'informació. Intueix l'entorn i converteix aquesta consciència en "informació" que pot influir en l'activitat de les vies de proteïnes i controlar l'expressió dels gens. Una descripció de l'estructura i funció de la membrana diu el següent: (A) basant-se en l'organització de les seves molècules de fosfolípids, la membrana és un cristall líquid; B) el transport regulat d'informació a través de la barrera hidrofòbica per proteïnes efectores IMP fa que la membrana sigui un semiconductor; i © la membrana està dotada d'IMP que funcionen com a portes (receptors) i canals. Com a semiconductor de cristall líquid amb portes i canals, la membrana és un transistor de processament d'informació, un xip orgànic d'ordinador.
Cada complex receptor-efector representa un BIT biològic, una única unitat de percepció. Tot i que aquesta hipòtesi es va presentar formalment per primera vegada el 1986 (Lipton 1986, Planetary Assoc. for Clean Energy Newsletter 5:4), el concepte s'ha verificat des de llavors tecnològicament. Cornell i altres (Nature 1997, 387:580-584), van enllaçar una membrana a un substrat de làmina d'or. En controlar els electròlits entre la membrana i la làmina, van poder digitalitzar l'obertura i el tancament dels canals activats pel receptor. La cèl·lula i un xip són estructures homòlogues.
La cèl·lula és un "xip d'ordinador" basat en carboni que llegeix el medi ambient. El seu "teclat" està format per receptors. La informació ambiental s'introdueix mitjançant les seves "claus" de proteïnes. Les dades són transduïdes en comportament biològic per proteïnes efectores. Els IMP BIT serveixen com a interruptors que regulen les funcions cel·lulars i l'expressió gènica. El nucli representa un "disc dur" amb programari codificat per ADN. Els avenços recents en biologia molecular emfatitzen la naturalesa de lectura/escriptura d'aquest disc dur.
Curiosament, el gruix de la membrana (uns 7.5 nm) està fixat per les dimensions de la bicapa de fosfolípids. Com que els IMP de membrana tenen aproximadament 6-8 nm de diàmetre, només poden formar una monocapa a la membrana. Les unitats IMP no es poden apilar les unes sobre les altres, l'addició de més unitats de percepció està directament relacionada amb un augment de la superfície de la membrana. Amb aquesta comprensió, l'evolució, l'expansió de la consciència (és a dir, l'addició de més IMP) es modelaria amb més eficàcia mitjançant la geometria fractal. La naturalesa fractal de la biologia es pot observar en les reiteracions estructurals i funcionals observades entre la jerarquia de la cèl·lula, els organismes pluricel·lulars (home) i les comunitats d'organismes pluricel·lulars (la societat humana).
Aquesta nova percepció sobre els mecanismes de control cel·lular ens allibera de les limitacions del determinisme genètic. En lloc de comportar-se com autòmats genètics programats, el comportament biològic està lligat de manera dinàmica al medi ambient. Tot i que aquest enfocament reduccionista ha posat de relleu el mecanisme de les proteïnes de percepció individual, la comprensió del mecanisme de processament emfatitza la naturalesa holística dels organismes biològics. L'expressió de la cèl·lula reflecteix el reconeixement de tots els estímuls ambientals percebuts, tant físics com energètics. En conseqüència, el "Cor de la Medicina Energètica" es pot trobar realment en la màgia de la membrana.