בדיחה קוסמית שהמדענים מתגלגלים במעבר
יש "דבר" שאני מכנה הומור ביקום, אחרים עשויים להתייחס אליו כאל בדיחה קוסמית. היו תקופות בכל חיינו שחשבנו שאנחנו יודעים בדיוק איך מתרחש אירוע או אירוע כלשהו. יכולנו להיות כל כך משוכנעים ש"ידענו "מה הולך לקרות, שהיינו מהמרים על החווה המשפחתית וכיור המטבח על תוצאת האירוע. זה ברגעים כאלה, כאשר היקום מפתיע אותנו על ידי פנייה שמאלה במקום ימינה.
בעוד שברוב המקרים תפנית אירועים כזו עשויה לעורר כעסים, אכזבה או אכזבה, אני בדרך כלל מגיבה בנענוע ראשי ביראה עמוקה מהטבע הסוטה של הומור היקום. כאן חשבתי שאני יודע בדיוק איך הדברים יתבררו ואז אמצא את עצמי מופתע, הרוח דפקה אותי. בתמיהה, עלי לחשוב מחדש ולשקול מחדש את האמונות שהחזקתי שהובילו אותי למסקנה הלקויה שלי.
מתי הומור ביקום פוגע באדם, הכרה בחוסר המודעות המדהים שלהם עשויה לעורר שינוי עמוק בחייהם. ברמה האישית, כל אחד מהם צריך לשקול מחדש את אמונותיו על מנת להתאים לתצפיות המפתיעות.
לעומת זאת, מהלך ההיסטוריה האנושית משתנה באופן קיצוני כאשר הומור ביקום מערערת "אמונת ליבה" המהווה חלק ממארג החברה כולה. שקול כיצד השתנה מהלך ההיסטוריה האנושית כאשר האמונה שהעולם שטוח תערערה על ידי הקפת העולם?
בשנת 1893 הזהיר יו"ר הפיזיקה באוניברסיטת הרווארד את הסטודנטים כי אין יותר צורך בתואר שלישי נוסף בתחום הפיזיקה. הוא התגאה בכך שהמדע קבע את העובדה שהיקום הוא מכונת חומר, המורכבת מאטומים פיזיים, בלתי ניתנים לחלוקה, המצייתים לחלוטין לחוקי המכניקה הניוטונית. מכיוון שכל חוקי הפיזיקה התיאוריים היו "ידועים", עתיד הפיזיקה יופנה למדידות עדינות ועדינות יותר.
שנתיים לאחר מכן, מושג הניוטון של יקום חומר בלבד הופל על ידי גילוי חלקיקים תת אטומיים, צילומי רנטגן ורדיואקטיביות. בתוך עשר שנים נאלצו הפיזיקאים לזרוק את אמונתם הבסיסית ביקום חומרי, שכן הוכר כי היקום עשוי למעשה מאנרגיה שמכניקתה מצייתת לחוקי הפיזיקה הקוונטית. אותה פיסת הומור יקום שינתה עמוקות את מהלך הציוויליזציה, והעבירה אותנו ממנועי קיטור לספינות רקטות, ממברקים למחשבים.
ובכן ... התעלול הקוסמי פגע שוב!
כפי שעשה כמה פעמים בעבר, ביטוי זה של הומור ביקום מעלה אמונה בסיסית בסיסית המוחזקת על ידי המדע המקובל. הבדיחה מגולמת בתוצאות פרויקט הגנום האנושי. בתוך כל החישוקים על רצף הקוד הגנטי האנושי ונתפסים על ההישג הטכנולוגי המבריק, לא התמקדנו ב"משמעות "בפועל של התוצאות.
אחת מאמונות הליבה החשובות והיסודיות ביותר בביולוגיה המקובלת היא שתכונותיהם ואופיים של אורגניזמים "נשלטים" על ידי הגנים שלהם. אמונה זו נעוצה במושג הנחישות הגנטית, הדוגמה המקובלת הניתנת כמעט בכל קורס לימוד וביולוגיה. כיצד מצליחים גנים "לשלוט" בחיים? זה מבוסס על התפיסה לפיה גנים נוצרים מעצמם, כלומר הם מסוגלים "להפעיל ולכבות את עצמם". גנים המממשים את עצמם יספקו תוכניות דומות למחשב שישלטו על המבנה והתפקוד האורגניזם. בהתאם, אמונתנו בקביעות גנטית מרמזת כי "מורכבות" (קומה אבולוציונית) של אורגניזם תהיה פרופורציונאלית למספר הגנים שיש לו.
לפני שפרויקט הגנום האנושי יצא לדרך, מדענים העריכו כי המורכבות האנושית תחייב גנום העולה על 100,000 גנים. גנים הם בעיקר שרטוטים המקודדים את המבנה הכימי של חלבונים, "החלקים" המולקולריים המרכיבים את התא. חשבו שיש גן אחד לקידוד לכל אחד מ -70,000 עד 90,000 החלבונים המרכיבים את גופנו.
בנוסף לגנים המקודדים חלבונים, התא מכיל גנים הקובעים את אופיו של אורגניזם על ידי "שליטה" בפעילותם של גנים אחרים. גנים ש"מתכנתים "את הביטוי של גנים אחרים נקראים גנים רגולטוריים. גנים מווסתים מקודדים מידע אודות תבניות פיזיקליות מורכבות המספקות אנטומיות ספציפיות, המייצגות את המבנים המאפיינים כל סוג תאים (שריר לעומת עצם) או אורגניזם (שימפנו מאדם). בנוסף, קבוצת משנה של גנים מווסתים קשורה ל"בקרה "על דפוסי התנהגות ספציפיים. גנים רגולטוריים מתארזים את פעילותם של מספר רב של גנים שפעולותיהם תורמות באופן קולקטיבי לביטוי של תכונות כמו מודעות, רגש ואינטליגנציה. ההערכה הייתה כי ישנם יותר מ -30,000 גנים מווסתים בגנום האנושי.
בהתחשב במספר הגנים המינימלי הדרוש ליצירת אדם: נתחיל במספר בסיס של למעלה מ -70,000 גנים, אחד לכל אחד מיותר מ- 70,000 החלבונים שנמצאו באדם. לאחר מכן אנו כוללים את מספר הגנים המווסתים הדרושים בכדי לספק את מורכבות הדפוסים המתבטאים באנטומיה, בפיזיולוגיה ובהתנהגות שלנו. מאפשר לעגל את מספר הגנים האנושיים לסכום כולל של אפילו 100,000, על ידי הכללה של מספר מינימליסטי של 30,000 גנים רגולטוריים.
מוכנים לבדיחה הקוסמית? תוצאות פרויקט הגנום חושפות כי ישנם רק כ -34,000 גנים בגנום האנושי. שני שליש מהגנים הצפויים אינם קיימים! כיצד נוכל להסביר את המורכבות של האדם הנשלט על ידי גנטיקה כשאין אפילו מספיק גנים לקידוד רק לחלבונים?
המשפילה יותר לדוגמת האמונה שלנו בקביעות גנטית היא העובדה שאין הבדל גדול במספר הגנים הכולל שנמצא בבני אדם ובאלה שנמצאים באורגניזמים פרימיטיביים המאכלסים את כדור הארץ. לאחרונה ביולוגים השלימו מיפוי הגנום של שניים מהמודלים הנחקרים ביותר בבעלי חיים במחקר גנטי, זבוב הפירות ותולעת עגולה מיקרוסקופית (Caenorhabditis elegans).
תולעת ה- Caenorhabditis הפרימיטיבית משמשת מודל מושלם לחקר תפקיד הגנים בהתפתחות ובהתנהגות. לאורגניזם הפרימיטיבי הצומח ומתרבה במהירות יש גוף מעוצב במדויק המורכב מ 969 תאים בדיוק, מוח פשוט של כ 302 תאים מסודרים, הוא מבטא רפרטואר ייחודי של התנהגויות, והכי חשוב, הוא אפשרי לניסויים גנטיים. הגנום של Caenorhabditis מורכב מיותר מ- 18,000 גנים. לגוף האדם 50+ טריליון תאים יש גנום עם רק 15,000 גנים יותר מאשר התולעת העגולה הנמוכה, חסרת עמוד השדרה, המיקרוסקופית.
ברור שמורכבותם של אורגניזמים אינה באה לידי ביטוי במורכבות הגנים שלהם. למשל, הגנום של זבובי הפירות הוגדר לאחרונה כמורכב מ- 13,000 גנים. העין של זבוב הפירות מורכבת מתאים רבים יותר מאשר בכל התולעת של Caenorhabditis. מורכב יותר במבנהו ובהתנהגותו מאשר התולעת העגולה המיקרוסקופית, לעוף הפירות יש פחות 5000 גנים !!
פרויקט הגנום האנושי היה מאמץ עולמי המוקדש לפענוח הקוד הגנטי האנושי. חשבו שהתוכנית האנושית שהושלמה תספק למדע את כל המידע הדרוש כדי "לרפא" את כל מחלות האנושות. עוד הונחה כי מודעות למנגנון הצופן הגנטי האנושי תאפשר למדענים ליצור מוצרט או איינשטיין אחר.
"כישלונם" של תוצאות הגנום להתאמה לציפיותינו מגלה כי ציפיותינו לאופן שבו הביולוגיה "פועלת" מבוססות בבירור על הנחות או מידע שגויים. ה"אמונה "שלנו במושג דטרמיניזם גנטי היא מיסודה ... לקויה! איננו יכולים לייחס באמת את אופי חיינו כתוצאה מ"תכנות "גנטי. תוצאות הגנום מאלצות אותנו לשקול מחדש את השאלה: "מאיפה אנו רוכשים את המורכבות הביולוגית שלנו?"
ב פרשנות לתוצאות המפתיעות של מחקר הגנום האנושי, דיוויד בולטימור, אחד הגנטיקאים הבולטים בעולם וזוכה פרס נובל, התייחס לנושא המורכבות הזה:
"אבל אלא אם כן הגנום האנושי מכיל הרבה גנים אטומים למחשבים שלנו, ברור שאנחנו לא זוכים במורכבות הבלתי מעורערת שלנו בתולעים וצמחים על ידי שימוש בגנים רבים יותר. להבין מה כן נותן לנו את המורכבות שלנו - הרפרטואר ההתנהגותי העצום שלנו, יכולת לייצר פעולה מודעת, תיאום פיזי יוצא דופן, שינויים מכוונים בדיוק בתגובה לשינויים חיצוניים של הסביבה, למידה, זיכרון ... האם אני צריך להמשיך? - נשאר אתגר עבור עתיד." (טבע 409: 816, 2001)
מדענים טענו ללא הרף שהגורל הביולוגי שלנו כתוב בגנים שלנו. מול האמונה ההיא, היקום משפיל אותנו בבדיחה קוסמית: "השליטה" בחיים אינה בגנים. כמובן שהתוצאה המעניינת ביותר של תוצאות הפרויקט היא שעכשיו עלינו להתמודד עם אותו "אתגר לעתיד" שרמז בולטימור. מה "שולט" בביולוגיה שלנו, אם לא בגנים?
במהלך מספר השנים האחרונות, דגש המדע והעיתונות על "כוחם" של הגנים האפיל על עבודתם המבריקה של ביולוגים רבים המגלה הבנה שונה בתכלית בנוגע לביטוי אורגניזם. בקצה החודשי של מדע התאים היא ההכרה בכך שהסביבה, וליתר דיוק, תפיסתנו את הסביבה, שולטת ישירות בהתנהגותנו ובפעילות הגנים שלנו.
לאחרונה זוהו המנגנונים המולקולריים שבאמצעותם בעלי חיים, מתאים בודדים ועד לבני אדם, מגיבים לגירויים סביבתיים ומפעילים תגובות פיזיולוגיות והתנהגותיות מתאימות. תאים משתמשים במנגנונים אלה על מנת "להתאים" באופן דינמי את מבנהם ותפקודם כדי להתאים לדרישות סביבתיות המשתנות. תהליך ההסתגלות מתווך על ידי קרום התא (עור התא), המשמש כמקביל ל"מוח "התא. ממברנות התאים מזהות "אותות" סביבתיים באמצעות פעילות של חלבוני קולטן. קולטנים מזהים אותות פיזיים (למשל כימיקלים, יונים) ואנרגטיים (למשל כוחות אלקטרומגנטיים, כוחות סקלריים).
אותות סביבתיים "מפעילים" חלבוני קולטן הגורמים להם להיקשר עם חלבוני אפקטור משלימים. חלבוני אפקטור הם "מתגים" השולטים בהתנהגות התא. חלבוני קולטן-אפקטור מספקים לתא מודעות באמצעות תחושה גופנית. בהגדרה מחמירה, מתחמי חלבון הממברנה הללו מייצגים יחידות תפיסה מולקולריות. מולקולות תפיסת קרום אלו שולטות גם בתעתיק גנים (הפעלה וכיבוי של תוכניות גנים) ונקשרו לאחרונה למוטציות אדפטיביות (שינויים גנטיים המשכתבים את קוד ה- DNA בתגובה למתח).
קרום התא הוא הומולוג מבני ופונקציונלי (שווה ערך) של שבב מחשב, ואילו הגרעין מייצג דיסק קשיח לקריאה-קריאה עמוס בתוכניות גנטיות. האבולוציה האורגניאלית, הנובעת מהגדלת מספר יחידות תפיסת הממברנה, תודגם באמצעות גאומטריה פרקטלית. דפוסי פרקטל חוזרים ומאפשרים הצלבת מבנה ותפקוד בין שלוש רמות של ארגון ביולוגי: התא, האורגניזם הרב-תאי ואבולוציה חברתית. באמצעות מתמטיקה פרקטלית אנו מספקים תובנה חשובה לעבר ולעתיד של האבולוציה.
הסביבה, באמצעות פעולת התפיסה, שולטת בהתנהגות, בפעילות הגנטית ואף בשכתוב הקוד הגנטי. תאים "לומדים" (מתפתחים) על ידי יצירת חלבוני תפיסה חדשים בתגובה לחוויות סביבתיות חדשות. תפיסות "מלומדות", במיוחד תפיסות הנגזרות מחוויות עקיפות (למשל השכלה הורית, עמיתית ואקדמית), עשויות להתבסס על מידע שגוי או פרשנויות שגויות. מכיוון שהם עשויים להיות "אמיתיים" או לא, התפיסות הן באמונות-מציאות!
הידע המדעי החדש שלנו חוזר למודעות עתיקה לכוח האמונה. אמונות אכן חזקות ... בין אם הן אמיתיות או שקריות. אמנם תמיד שמענו על "כוחה של חשיבה חיובית", אך הבעיה היא שחשיבה שלילית חזקה באותה מידה, אם כי בכיוון "ההפוך". בעיות בהן נתקלים בבריאות ובהתפתחות חיינו קשורות בדרך כלל ל"תפיסות מוטעות "שנרכשו בחוויות הלמידה שלנו. החלק הנפלא בסיפור הוא שניתן ללמוד מחדש תפיסות! אנו יכולים לעצב מחדש את חיינו בהכשרה מחודשת של תודעתנו. זו השתקפות של החוכמה חסרת הגיל שהועברה אלינו ומוכרת כעת בביולוגיה הסלולרית.
הבנה של מנגנוני בקרת התאים שתוארו לאחרונה תגרום לשינוי עמוק באמונה הביולוגית כמו המהפכה הקוונטית שנגרמה בפיזיקה. כוחו של המודל הביולוגי החדש המתפתח הוא בכך שהוא מאחד את הפילוסופיות הבסיסיות של הרפואה הקונבנציונאלית, הרפואה המשלימה והריפוי הרוחני.