Космічний жарт, який має вчених, котящихся в проході
Є “річ”, яку я називаю Всесвіт Гумор, інші можуть позначати це як a Космічний жарт. У нашому житті бували випадки, коли ми думали, що точно знаємо, як складеться якась подія чи інцидент. Ми могли бути настільки впевнені, що „знали”, що має відбутися, що зробили б ставку на сімейне господарство та кухонну раковину на результат події. Саме в такі моменти, коли Всесвіт дивує нас, роблячи лівий поворот замість правого.
Хоча в більшості випадків такий поворот подій може викликати гнів, розчарування або розчарування, я зазвичай відповідаю на це, похитуючи головою з глибоким трепетом перед збоченою природою Всесвіту Гумору. Тут я думав, що точно знаю, як все складеться, а потім виявив себе здивованим, вітер вибив мене. Дивно, я повинен переосмислити і переглянути свої переконання, які привели мене до мого хибного висновку.
Коли Всесвіт Гумор вражаючи людину, визнання їх дивовижної недостатньої обізнаності може спровокувати глибокі зміни в її житті. На індивідуальному рівні кожен повинен переглянути власні переконання, щоб врахувати дивовижні спостереження.
Навпаки, хід історії людства докорінно змінюється, коли Всесвіт Гумор підриває "основну віру", яка є частиною всього суспільства. Поміркуйте, як змінився хід людської історії, коли навколосвітове плавання заперечувало віру в те, що світ рівний?
У 1893 р. Голова фізики Гарвардського університету попередив студентів, що більше немає потреби в додаткових кандидатських дисертаціях у галузі фізики. Він вихвалявся, що наука встановила той факт, що Всесвіт - це речовина-машина, що складається з фізичних, неподільних атомів, які повністю підкоряються законам механіки Ньютона. Оскільки всі описові закони фізики були «відомими», майбутнє фізики було б зведене до проведення все точніших і точніших вимірювань.
Через два роки ньютонівська концепція всесвіту, що має лише речовину, була повалена відкриттям субатомних частинок, рентгенівських променів та радіоактивності. Протягом десяти років фізикам довелося відкинути свою фундаментальну віру в матеріальний Всесвіт, оскільки було визнано, що Всесвіт насправді створений з енергії, механіка якої підкоряється законам квантової фізики. Цей маленький шматочок Всесвіту Гумор глибоко змінив хід цивілізації, перенісши нас від парових машин до ракетних кораблів, від телеграфів до комп’ютерів.
Ну ... космічний витівник знову вдарив!
Як це робилося кілька разів у минулому, цей вираз Всесвіт Гумор перевершує основоположні основні переконання, які дотримуються звичайні науки. Жарт втілений у результатах проекту «Геном людини». Під час усіх шумів щодо послідовності генетичного коду людини та потрапляння у блискучий технологічний подвиг, ми не зосереджувались на фактичному “значенні” результатів.
Одне з найважливіших і фундаментальних основних переконань звичайної біології полягає в тому, що риси та характер організмів «контролюються» їх генами. Ця віра закладена в концепції генетичної визначеності, загальноприйнятої догми, що міститься практично в усіх підручниках та курсах біології. Як генам вдається «контролювати» життя? Він базується на концепції про те, що гени виникають самі собою, тобто вони здатні «вмикати і вимикати себе». Самоактуалізуючі гени забезпечать комп'ютерні програми, які контролюють структуру та функції організму. Відповідно, наша віра в генетичну визначеність передбачає, що “складність” (еволюційний зріст) організму буде пропорційною кількості генів, якими вона володіє.
До початку проекту «Геном людини» вчені підрахували, що для людської складності необхідний геном, що перевищує 100,000 70,000 генів. Гени - це в першу чергу креслення, що кодують хімічну структуру білків, молекулярних «частин», що складаються з клітини. Вважалося, що існує один ген для кодування кожного з 90,000 XNUMX до XNUMX XNUMX білків, що складають наше тіло.
Окрім генів, що кодують білок, клітина містить гени, які визначають характер організму, «контролюючи» активність інших генів. Гени, які «програмують» експресію інших генів, називаються регуляторними генами. Регуляторні гени кодують інформацію про складні фізичні закономірності, що забезпечують специфічні анатомії, що представляють структури, що характеризують кожен тип клітин (м'язи проти кісток) або організм (шимпанзе від людини). Крім того, підмножина регуляторних генів пов'язана з "контролем" конкретних моделей поведінки. Регуляторні гени організовують діяльність великої кількості генів, дії яких спільно сприяють вираженню таких рис, як обізнаність, емоції та інтелект. Було підраховано, що в геномі людини було понад 30,000 XNUMX регуляторних генів.
Розглядаючи мінімальну кількість генів, необхідних для створення людини: ми б почали з базової кількості понад 70,000 70,000 генів, по одному для кожного з понад 100,000 30,000 білків, знайдених у людини. Потім ми включаємо кількість регуляторних генів, необхідних для забезпечення складності закономірностей, що виражаються в нашій анатомії, фізіології та поведінці. Дозволяє округлити кількість людських генів до загальної кількості навіть XNUMX XNUMX, включаючи мінімалістичну кількість XNUMX регуляторних генів.
Готові до космічного жарту? Результати проекту «Геном» показують, що в геномі людини є лише близько 34,000 XNUMX генів. Дві третини передбачуваних генів не існують! Як ми можемо пояснити складність генетично керованої людини, коли навіть недостатньо генів для кодування лише білків?
Більш принизливим для догми нашої віри в генетичну визначеність є той факт, що не існує великої різниці в загальній кількості генів, знайдених у людини, та тих, що знайдені в первісних організмах, що населяють планету. Нещодавно біологи завершили картографування геномів двох найбільш вивчених моделей тварин у генетичних дослідженнях - плодової мухи та мікроскопічного аскариди (Caenorhabditis elegans).
Первісний хробак Caenorhabditis служить ідеальною моделлю для вивчення ролі генів у розвитку та поведінці. Цей швидко зростаючий і розмножувальний первісний організм має точно візерункове тіло, що складається з рівно 969 клітин, простий мозок із близько 302 впорядкованих клітин, він виражає унікальний репертуар поведінки, і найголовніше, що піддається генетичним експериментам. Геном Caenorhabditis складається з понад 18,000 50 генів. 15,000+ трильйонних клітин людського тіла має геном лише на XNUMX більше генів, ніж низький, безхребетний, мікроскопічний аскарида.
Очевидно, що складність організмів не відображається на складності їх генів. Наприклад, нещодавно було визначено, що геном плодової мухи складається з 13,000 5000 генів. Око плодової мухи складається з більшої кількості клітин, ніж у всього хробака ценоргабдиту. Набагато складніша за будовою та поведінкою, ніж мікроскопічний аскарида, у плодової мухи на XNUMX генів менше !!
Проект «Геном людини» був глобальним зусиллям, присвяченим розшифровці генетичного коду людини. Вважалося, що завершений людський план забезпечить науку всією необхідною інформацією, щоб «вилікувати» всі хвороби людства. Далі передбачалося, що усвідомлення механізму генетичного коду людини дозволить вченим створити Моцарта або іншого Ейнштейна.
«Невідповідність» результатів геному відповідати нашим очікуванням показує, що наші очікування щодо того, як «працює» біологія, явно засновані на неправильних припущеннях або інформації. Наша "віра" в концепцію генетичного детермінізму є принципово ... хибною! Ми не можемо по-справжньому визначити характер нашого життя наслідком генетичного "програмування". Результати геному змушують нас переглянути питання: "Звідки ми набуваємо свою біологічну складність?"
У коментарі до дивовижних результатів дослідження геному людини Девід Балтімор, один з найвидатніших генетиків у світі та лауреат Нобелівської премії, звернувся до цього питання складності:
«Але якщо людський геном не містить багато генів, непрозорих для наших комп’ютерів, очевидно, що ми не набуваємо своєї безсумнівної складності щодо червів та рослин, використовуючи більше генів. Розуміння того, що дає нам нашу складність - наш величезний поведінковий репертуар, здатність виробляти свідомі дії, чудову фізичну координацію, точно налаштовані зміни у відповідь на зовнішні зміни навколишнього середовища, навчання, пам’яті ... чи потрібно мені продовжувати? - залишається викликом для майбутнє ". (Nature 409: 816, 2001)
Вчені постійно рекламували, що наші біологічні долі записані в наших генах. Перед цією вірою Всесвіт насміхає нас космічним жартом: «контроль» життя не в генах. Звичайно, найцікавішим наслідком результатів проекту є те, що зараз ми повинні зіткнутися з тим «викликом на майбутнє», про який мав на увазі Балтімор. Що «контролює» нашу біологію, як не гени?
Протягом останніх років науковий та пресовий наголос на “силі” генів затьмарив блискучу роботу багатьох біологів, яка виявляє кардинально інше розуміння експресії організму. На передньому краї клітинної науки є визнання того, що навколишнє середовище, а точніше, наше сприйняття навколишнього середовища, безпосередньо контролює нашу поведінку та активність генів.
Нещодавно були виявлені молекулярні механізми, за допомогою яких тварини, від одиничних клітин до людини, реагують на подразники навколишнього середовища та активують відповідні фізіологічні та поведінкові реакції. Клітини використовують ці механізми для того, щоб динамічно “адаптувати” свою структуру та функції для задоволення постійно мінливих екологічних потреб. Процес адаптації опосередковується клітинною мембраною (шкірою клітини), яка служить еквівалентом клітинного «мозку». Клітинні мембрани розпізнають «сигнали» навколишнього середовища через активність рецепторних білків. Рецептори розпізнають як фізичні (наприклад, хімічні речовини, іони), так і енергетичні (наприклад, електромагнітні, скалярні сили) сигнали.
Сигнали навколишнього середовища «активують» рецепторні білки, змушуючи їх зв'язуватися з доповнюючими ефекторними білками. Білки-ефектори - це «перемикачі», які контролюють поведінку клітини. Рецептор-ефекторні білки забезпечують клітину обізнаністю через фізичне відчуття. За суворим визначенням, ці мембранні білкові комплекси представляють молекулярні одиниці сприйняття. Ці молекули мембранного сприйняття також контролюють транскрипцію генів (увімкнення та вимкнення генних програм) і нещодавно були пов'язані з адаптивними мутаціями (генетичні зміни, які переписують ДНК-код у відповідь на стрес).
Клітинна мембрана є структурним і функціональним гомологом (еквівалентом) комп'ютерної мікросхеми, тоді як ядро являє собою жорсткий диск для читання-запису, завантажений генетичними програмами. Організмова еволюція, що виникає внаслідок збільшення кількості одиниць сприйняття мембрани, буде моделюватися з використанням фрактальної геометрії. Повторювані фрактальні моделі дозволяють перехресне посилання на структуру та функції між трьома рівнями біологічної організації: клітиною, багатоклітинним організмом та еволюцією суспільства. Завдяки фрактальній математиці ми отримуємо цінне розуміння минулого та майбутнього еволюції.
Середовище через акт сприйняття контролює поведінку, активність генів і навіть переписування генетичного коду. Клітини «вчаться» (еволюціонують), створюючи нові білки сприйняття у відповідь на новий досвід навколишнього середовища. «Вивчене» сприйняття, особливо те, що походить від непрямого досвіду (наприклад, батьківської, рівної та академічної освіти), може базуватися на неправильній інформації або неправильній інтерпретації. Оскільки вони можуть бути або не бути «істинними», сприйняття є у реальних переконаннях!
Наші нові наукові знання повертаються до древнього усвідомлення сили віри. Переконання справді потужні ... чи правдиві вони, чи помилкові. Хоча ми завжди чули про «силу позитивного мислення», проблема полягає в тому, що негативне мислення є настільки ж потужним, хоча і в «протилежному» напрямку. Проблеми, що виникають у здоров’ї та в розгортанні нашого життя, як правило, пов’язані з “помилковим сприйняттям”, набутим в процесі нашого навчального досвіду. Чудова частина історії полягає в тому, що сприйняття можна вивчити! Ми можемо змінити своє життя, перекваліфікувавши свою свідомість. Це відображення нестаречої мудрості, яка передана нам і яка сьогодні визнана в клітинній біології.
Розуміння нещодавно описаних механізмів управління клітинами спричинить такий глибокий зсув у біологічних переконаннях, як і квантова революція, спричинена у фізиці. Сила нової біологічної моделі полягає в тому, що вона об'єднує основні філософії звичайної медицини, додаткової медицини та духовного зцілення.