Kosmiline nali, mille teadlased veerevad vahekäigus
On "asi", millele ma viitan Universumi huumor, teised võivad sellele viidata kui a Kosmiline nali. Kogu meie elus on olnud aegu, kus me arvasime, et teame täpselt, kuidas mõni sündmus või vahejuhtum kujuneb. Võime olla nii veendunud, et „teadsime”, mis juhtuma hakkab, et oleksime panustanud peretalu ja köögivalamu sündmuse tulemusele. Just sellistel hetkedel, kui Universum üllatab meid, võttes parema asemel vasakpöörde.
Kui enamikul juhtudel võib selline sündmuste pööre esile kutsuda viha, pettumuse või pettumuse, siis tavaliselt vastan sellele, vangutades pead universumi huumori väärastunud olemusest. Siin ma arvasin, et tean täpselt, kuidas asjad kujunevad, ja siis avastan end üllatununa, tuul lõi endast välja. Imestuseks pean ma ümber mõtlema ja uuesti läbi vaatama need tõekspidamised, mis mind juhtisid ja mille tõttu ma jõudsin oma eksliku järelduseni.
Kui Universumi huumor tabab inimest, võib nende hämmastava teadmatuse äratundmine põhjustada nende elus põhjalikke muutusi. Individuaalsel tasandil peavad igaüks oma uskumused uuesti läbi vaatama, et üllatavaid tähelepanekuid arvesse võtta.
Seevastu inimkonna ajaloo käiku muudetakse radikaalselt, kui Universumi huumor õõnestab “tuumavõtmust”, mis on osa kogu ühiskonnast. Mõelge, kuidas inimkonna ajaloo käik muutus, kui maakera ümbermaailmareis vaidlustas veendumuse, et maailm on tasane.
1893. aastal hoiatas Harvardi ülikooli füüsika esimees üliõpilasi, et füüsika valdkonna täiendavaid doktorikraade pole enam vaja. Ta uhkustas, et teadus on tõestanud fakti, et universum on mateeriamasin, mis koosneb füüsilistest, jagamatutest aatomitest, mis järgivad täielikult Newtoni mehaanika seadusi. Kuna kõik füüsikat kirjeldavad seadused olid "teada", siis oleks füüsika tulevik taandatud üha täpsemate mõõtmiste tegemisele.
Kaks aastat hiljem kukutati aatomiaalsete osakeste, röntgenikiirte ja radioaktiivsuse avastamisega Newtoni ainuõigusliku universumi kontseptsioon. Kümne aasta jooksul pidid füüsikud loobuma oma põhimõttelisest usust materiaalsesse universumisse, sest tunnistati, et universum on tegelikult valmistatud energiast, mille mehaanika järgib kvantfüüsika seadusi. See väike osa universumi huumorist muutis põhjalikult tsivilisatsiooni kulgu, viies meid aurumasinatest raketilaevadeni, telegraafidest arvutiteni.
Noh ... kosmiline naljamees on jälle tabanud!
Nagu varemgi paar korda on seda väljendatud Universumi huumor toetab tavateaduse põhilist veendumust. Nali kehastub The Human Genome Projecti tulemustes. Inimese geneetilise koodi järjestamise ja hiilgava tehnoloogilise saavutuse vahele jäädes ei ole me keskendunud tulemuste tegelikule „tähendusele”.
Tavabioloogia üks olulisemaid ja põhilisi uskumusi on see, et organismide tunnuseid ja iseloomu kontrollivad nende geenid. See uskumus peitub geneetilise determinatsiooni kontseptsioonis, tavapärases dogmas, mis sisaldub praktiliselt igas õpikus ja bioloogiakursuses. Kuidas suudavad geenid elu "kontrollida"? See põhineb kontseptsioonil, et geenid tekivad iseenesest, mis tähendab, et nad on võimelised ennast sisse ja välja lülitama. Eneseteostavad geenid pakuksid arvutitaolisi programme, mis juhiksid organismi struktuuri ja toimimist. Sellest tulenevalt tähendab meie usk geneetilisse determinatsiooni, et organismi „keerukus” (evolutsiooniline kasv) oleks proportsionaalne tema valduses olevate geenide arvuga.
Enne inimese genoomi projekti käivitamist olid teadlased hinnanud, et inimese keerukus nõuab genoomi, mis ületab 100,000 70,000 geeni. Geenid on peamiselt joonised, mis kodeerivad valkude keemilist struktuuri, rakku sisaldavaid molekulaarseid "osi". Arvati, et iga meie keha moodustava 90,000 XNUMX kuni XNUMX XNUMX valgu jaoks on kodeerimiseks üks geen.
Lisaks valku kodeerivatele geenidele sisaldab rakk geene, mis määravad organismi iseloomu, “kontrollides” teiste geenide aktiivsust. Geene, mis “programmeerivad” teiste geenide ekspressiooni, nimetatakse reguleerivateks geenideks. Reguleerivad geenid kodeerivad teavet keerukate füüsikaliste mustrite kohta, mis näevad ette spetsiifilised anatoomiad, mis esindavad struktuure, mis iseloomustavad igat rakutüüpi (lihas versus luu) või organismi (inimese šimpans). Lisaks on regulatoorsete geenide alamhulk seotud konkreetsete käitumismustrite „kontrolliga”. Reguleerivad geenid korraldavad suure hulga geenide tegevust, mille tegevus aitab ühiselt kaasa selliste tunnuste väljendamisele nagu teadlikkus, emotsioonid ja intelligentsus. Hinnanguliselt oli inimese genoomis üle 30,000 XNUMX reguleeriva geeni.
Arvestades inimese loomiseks vajaliku minimaalse arvu geene: alustaksime baasarvuga üle 70,000 70,000 geeni, üks iga inimese 100,000 30,000 valgu kohta. Seejärel kaasame reguleerivate geenide arvu, mis on vajalikud meie anatoomias, füsioloogias ja käitumises väljendatud mustrite keerukuse tagamiseks. Ümardab inimese geenide arvu kokku isegi XNUMX XNUMX-ni, lisades minimaalse arvu XNUMX XNUMX regulatiivset geeni.
Kas olete valmis kosmiliseks naljaks? Genoomi projekti tulemused näitavad, et inimese genoomis on ainult umbes 34,000 XNUMX geeni. Kaks kolmandikku oodatavatest geenidest pole olemas! Kuidas me saame arvestada geneetiliselt kontrollitud inimese keerukust, kui pole isegi piisavalt geene ainult valkude kodeerimiseks?
Meie geneetilisse määramatusse uskumise dogma suhtes alandavam on asjaolu, et inimestel ja planeedil asuvatel primitiivsetel organismidel leiduvate geenide koguarvu osas pole palju erinevusi. Hiljuti lõpetasid bioloogid kahe geeniuuringutes enim uuritud loommudeli, puuviljakärbse ja mikroskoopilise ümarussi (Caenorhabditis elegans) genoomide kaardistamise.
Ürgne Caenorhabditis uss on ideaalne mudel geenide rolli uurimiseks arengus ja käitumises. Sellel kiiresti kasvaval ja paljuneval primitiivsel organismil on täpselt mustriline keha, mis koosneb täpselt 969 rakust, lihtne aju, milles on umbes 302 järjestatud rakku, see väljendab ainulaadset käitumisrepertuaari ja mis kõige tähtsam - seda saab geneetiliselt katsetada. Caenorhabdiidi genoom koosneb enam kui 18,000 50 geenist. 15,000+ triljoni rakulisel inimkehal on genoom, milles on vaid XNUMX XNUMX geeni rohkem kui madalal, selgrootul mikroskoopilisel ümarussil.
Ilmselgelt ei kajastu organismide keerukus selle geenide keerukuses. Näiteks määratleti puuviljakärbse genoom hiljuti 13,000 5000 geenist. Viljakärbse silm koosneb rohkematest rakkudest kui kogu Caenorhabditis ussis. Sügavalt keerukama ehituse ja käitumisega kui mikroskoopiline ümaruss, on puuviljakärbsel XNUMX geeni vähem !!
Inimese genoomi projekt oli ülemaailmne jõupingutus, mis oli pühendatud inimese geneetilise koodi dešifreerimisele. Arvati, et valminud inimeste plaan annab teadusele kogu vajaliku teabe kõigi inimkonna hädade „ravimiseks”. Lisaks eeldati, et teadlikkus inimese geneetilise koodi mehhanismist võimaldab teadlastel luua Mozarti või mõne muu Einsteini.
Genoomi tulemuste "ebaõnnestumine" meie ootustele vastamisel näitab, et meie ootused bioloogia "toimimise" kohta põhinevad selgelt valedel eeldustel või teabel. Meie “usk” geneetilise determinismi kontseptsiooni on põhimõtteliselt… vigane! Me ei saa tõeliselt omistada oma elu iseloomu geneetilise "programmeerimise" tagajärjeks. Genoomi tulemused sunnivad meid uuesti mõtlema küsimusele: "Kust me omandame oma bioloogilise keerukuse?"
Inimese genoomi uuringu üllatavate tulemuste kommentaaris käsitles David Baltimore, üks maailma silmapaistvamaid geneetikuid ja Nobeli preemia laureaat, seda keerukuse probleemi:
"Aga kui inimese genoom ei sisalda palju geene, mis on meie arvutite jaoks läbipaistmatud, on selge, et me ei saavuta usside ja taimede üle oma kaheldamatut keerukust, kasutades rohkem geene. Mõistmine, mis annab meile meie keerukuse-meie tohutu käitumusliku repertuaari, võime teadlikult tegutseda, tähelepanuväärne füüsiline koordineerimine, täpselt häälestatud muudatused vastuseks keskkonna välistele muutustele, õppimisele, mälule ... kas ma pean jätkama? tulevik." (Loodus 409: 816, 2001)
Teadlased on pidevalt öelnud, et meie bioloogilised saatused on kirjutatud meie geenidesse. Selle veendumuse ees huumorib Universum meid kosmilise naljaga: elu "kontroll" ei ole geenides. Loomulikult on projekti tulemuste kõige huvitavam tagajärg see, et peame nüüd silmitsi seisma selle tuleviku väljakutsega, millele Baltimore vihjas. Mis kontrollib meie bioloogiat, kui mitte geene?
Viimase paari aasta jooksul on teadus ja ajakirjandus rõhutanud geenide “jõudu” varjutanud paljude bioloogide hiilgavat tööd, mis näitab radikaalselt erinevat arusaama organismi väljendusest. Rakuteaduse tipptasemel on tõdemus, et keskkond ja täpsemalt meie arusaam keskkonnast kontrollib otseselt meie käitumist ja geenitegevust.
Hiljuti on välja selgitatud molekulaarsed mehhanismid, mille abil loomad, alates üksikutest rakkudest kuni inimesteni, reageerivad keskkonna stiimulitele ja aktiveerivad sobivad füsioloogilised ja käitumuslikud reaktsioonid. Rakud kasutavad neid mehhanisme oma struktuuri ja funktsiooni dünaamiliseks kohandamiseks pidevalt muutuvate keskkonnanõuetega. Kohanemisprotsessi vahendab rakumembraan (raku nahk), mis on raku „aju” ekvivalent. Rakumembraanid tunnevad retseptorvalkude aktiivsuse kaudu ära keskkonna "signaalid". Retseptorid tunnevad ära nii füüsilised (nt kemikaalid, ioonid) kui ka energeetilised (nt elektromagnetilised, skalaarsed jõud) signaalid.
Keskkonnasignaalid "aktiveerivad" retseptorvalke, põhjustades nende seondumist komplementaarsete efektvalkudega. Efektorvalgud on "lülitid", mis kontrollivad raku käitumist. Retseptor-efektorvalgud pakuvad rakule teadlikkust füüsiliste tunnete kaudu. Range määratluse järgi esindavad need membraanvalgukompleksid taju molekulaarseid ühikuid. Need membraanitaju molekulid kontrollivad ka geenide transkriptsiooni (geeniprogrammide sisse- ja väljalülitamine) ning on hiljuti seotud adaptiivsete mutatsioonidega (geneetilised muutused, mis kirjutavad DNA -koodi stressile reageerides ümber).
Rakumembraan on arvutikiibi struktuurne ja funktsionaalne homoloog (ekvivalent), samas kui tuum kujutab endast geeniprogrammidega koormatud lugemis-kirjutuskõvaketast. Membraanitajuühikute arvu suurendamisest tulenevat organismi arengut modelleeritaks fraktaalgeomeetria abil. Korduvad fraktaalsed mustrid võimaldavad struktuuri ja funktsiooni ristviitamist kolme bioloogilise organisatsiooni taseme vahel: rakk, mitmerakuline organism ja ühiskondlik areng. Fraktaalmatemaatika kaudu antakse meile väärtuslik ülevaade evolutsiooni minevikust ja tulevikust.
Keskkond kontrollib taju kaudu käitumist, geenitegevust ja isegi geneetilise koodi ümberkirjutamist. Rakud "õpivad" (arenevad), luues uusi tajumisvalke vastuseks uutele keskkonnaelamustele. „Õpitud” arusaamad, eriti need, mis tulenevad kaudsetest kogemustest (nt vanemate, eakaaslaste ja akadeemiline haridus), võivad põhineda valel teabel või vigasetel tõlgendustel. Kuna need võivad olla tõesed või mitte, on arusaamad tegelikkuses-uskumused!
Meie uued teaduslikud teadmised naasevad iidse teadlikkuse juurde uskumuste jõust. Uskumused on tõepoolest võimsad ... olgu need siis tõesed või valed. Kuigi oleme alati kuulnud „positiivse mõtlemise jõust”, on probleemiks negatiivne mõtlemine, mis on sama võimas, ehkki vastupidises suunas. Tervisega ja meie elu avanemisega seotud probleemid on üldiselt seotud meie õpikogemustes omandatud „väärarusaamadega”. Loo imeline osa on see, et arusaamu saab ümber õppida! Me saame oma elu ümber kujundada oma teadvust ümber õpetades. See peegeldab vananematut tarkust, mis on meile edasi antud ja mida nüüd rakubioloogias tunnustatakse.
Äsja kirjeldatud rakukontrolli mehhanismide mõistmine põhjustab bioloogiliste veendumuste sama põhjalikku muutust kui füüsikas põhjustatud kvantrevolutsioon. Tekkiva uue bioloogilise mudeli tugevus seisneb selles, et see ühendab tavameditsiini, täiendmeditsiini ja vaimse tervenemise põhifilosoofiad.