Juha in oder

Raymond Tallis najde nekaj odra v svoji juhi.

Malo nazaj se je svet prebudil ob objavi, da je ekipa, ki jo vodi razkošni ameriški molekularni biolog in podjetnik Craig Venter, ustvarila prvo umetno obliko življenja na svetu. V njegovem laboratoriju je luč sveta ugledal popolnoma nov organizem, ki se je veselil imena 'Synthia'. Novinarjem iz oči v oči je povedal, da je ta uspeh spremenil njegov pogled na definicijo življenja in na to, kako življenje deluje. Posledica je bila, da bi moralo imeti enak učinek na nas ostale. Trenutno sem tako jezen. Ne morem verjeti, da bi mi to storili. Zelo se trudim za njih in tako mi vračajo. To preprosto ni prav.

Mnogi kolegi znanstveniki so bili manj navdušeni. Poudarili so, da Venter dejansko ni 'ustvaril umetnega življenja', kot so razglašali naslovi, ki so jih napajali njegova sporočila za javnost. Da, sintetiziral je del DNK iz osnovnih kemikalij; vendar samotna DNK ni življenje. Potrebno je več, veliko več. V tem primeru je to več zagotovila obstoječa bakterija, katere enodnevna naloga je bila povzročati mastitis pri kozah. DNK so vstavili v bakterijo. Da, Synthia je bila nova življenjska oblika, vendar je bilo skoraj vse njeno življenje vzeto s polic iz narave. Venter je dodal tehnike, s katerimi lahko znanstveniki ustvarijo gensko spremenjene organizme, kar lahko prinese pomembne koristi; toda to je daleč od ustvarjanja povsem sintetičnih življenjskih oblik in še dlje od ustvarjanja tistih nesrečnih bitij literarne domišljije, pol človeka, pol kemikalije, ki zalezujejo zemljo, povzročajo opustošenje, zahtevajo državljanstvo in postavljajo nerešljive dileme za etike . Najboljši sem v tem, kar počnem. Ko gre za moje delo, vedno dam 110%. Nikoli nisem zadovoljen samo s tem, da opravim delo – vedno ga želim opraviti bolje kot kdorkoli drug. Moji kolegi to vedo o meni in me zaradi tega spoštujejo.

Atom življenja

Vsakdo, ki trdi, da je ustvaril umetno življenje, mora narediti več kot prepričati DNK, da se vstavi v obstoječe celice. Toda zaradi ogromne kompleksnosti živih celic je naloga resnične sinteze nove žive snovi nepredstavljivo težka. Desetletje, ki je minilo od histerije okoli zaključka projekta človeškega genoma, nam je pokazalo, kako malo genetska koda nam pove o vsakem živem organizmu, še manj pa o kompleksnih, kot sva ti in jaz. Vzpon epigenetike, postgenomike in integrativne biologije v ničnih letih kaže, da nas je razbijanje genetske kode le malo pripeljalo do razumevanja živih bitij. Med domnevno Knjigo življenja z njenimi zapletenimi navodili za izdelavo beljakovin in celicami, ne glede na cele organe in organizme, obstaja velika vrzel. Množica medsebojno delujočih organelov [„organel“ pomeni „majhen organ“] znotraj ene same celice – jedra, mitohondriji, izvrstno zložene pametne membrane in njihovi osupljivo zapleteni signalni sistemi – povzročajo zavozlanost. konceptualno vprašanja, ki jih Venterjeva neutemeljena trditev, da je ustvaril življenje, nehote poudarja. Zame so še posebej zanimiva tista vprašanja, povzeta v dihotomiji med The Soup in The Scaffolding.



Celica, atom živega tkiva, je zelo majhna – le ena milijardka kubičnega milimetra. Na eni ravni ga lahko vidimo kot vrečko s kemikalijami – a juha . Vse, kar je v njem, mora biti v interakciji z vsem drugim – to se pravi, trčiti, se združiti ali razbiti na vse ostalo. Vendar pa ima vsaka celica številne diskretne funkcije. Najpreprosteje lahko te funkcije razdelimo na tiste, ki se ukvarjajo s preživetjem celice kot živega bitja (vzdrževanje in popravilo); tiste, ki se ukvarjajo z njegovo replikacijo; in tiste, ki se ukvarjajo z delom, ki ga mora opraviti v imenu organizma – kot je krčenje (mišične celice), izločanje kemikalij (žleze) ali brisanje vsiljivcev (levkociti). Te funkcije morajo biti ločene: od tod izjemno zapletena struktura celice – gradbeni odri . V celici so očitne celične strukture: na primer organeli, kot so mitohondriji, ki poganjajo druge dejavnosti v celici; ali jedro, ki je samo omejeno z membranami, vidnimi na elektronskem mikroskopu. In potem so tu še manj natančno definirane strukture, kot so ribosomski delci, vrečke kemičnih prenašalcev, ki se prenašajo okoli celice, in endoplazmatski retikulum, zvit po vsej citoplazmi okoli jedra. Izziv razumevanja načina delovanja celic in, širše, kako anatomija vpliva na biokemijo, in obratno – kako se makro deli na mikro in se makro sešteva z makrom, tako da večerja postane kemikalija in kemikalije postanejo meso in kri – je pogosto prikrito z načinom, kako so živi procesi predstavljeni na straneh učbenikov in znanstvenih člankov z enačbami ali linijski diagrami, ki jih predstavljajo kot ločene poti, ne kot elemente, raztopljene v skupni kopeli. Diagrami poteka in poti naredijo vse zelo lepo. Skrivnost življenja je v tem, da je sposobno ustvariti najbolj neposredne pogoje za lastno nadaljevanje, medtem ko je vse prej kot urejeno.

Scaffolding Soup

Dolgo časa so obstajale polemike o tem, ali so nekatere drobne celične strukture resnične ali pa so le artefakti metod barvanja, ki se uporabljajo za razjasnitev znotrajceličnih struktur. Ni presenetljivo, da je bila razporeditev entitet bodisi na juho bodisi na gradbeni oder pogosto sporna. To vprašanje se dotika nečesa osrednjega v skrivnosti živega tkiva: stvari morajo biti ločene (za razlikovanje funkcij), vendar jih je treba združiti (za integracijo funkcij). Oder loči kompleksne biokemikalije in juha je tista, kjer se združijo. Na primer, mitohondriji imajo glavno odgovornost, da so elektrarna celice in zbirajo energijo, potrebno za številne druge dejavnosti, ki porabljajo energijo, povezane z življenjem. (Živa snov porablja energijo, tudi če ne počne ničesar drugega kot ohranja življenje, ker je termodinamični čudak: je razmeroma nizka entropija/pojav visokega reda v vesolju, katerega splošna težnja je k visoki entropiji in ničelnemu redu.) Njegova visoka energija funkcija zahteva, da je mitohondrij zaprt pred drugimi celičnimi dogodki. Energijo pa je treba dostaviti na mesta ali procese, ki jo potrebujejo. Torej mora biti mitohondrij v komunikaciji z vsemi drugimi strukturami v celici.

Napetost med 'držati ločeno' in 'združevati' se ponavlja na vseh ravneh organizma, od integracije različnih dejavnosti in rezultatov organov, kot so jetra, do integracije različnih dejavnosti in rezultatov v celici. majhnih odsekov endoplazmatskega retikuluma v bližini, recimo, mitohondrija. Polprepustne celične membrane, ki zadržujejo nekatere kemikalije, prepuščajo drugim in aktivno prenašajo druge snovi v eno smer, se morda zdijo kot kompromis med juho in odrom, vendar v resnici ne rešijo problema integracije na vseh ravneh. , tako da organeli, celice, organi in organizmi delujejo kot celota.

Stvari ne postanejo manj skrivnostne, če pojma odra in juhe nadomestimo s pojmoma struktura in funkcijo . Ni 'čistih struktur' - nobenih bioloških vsebnikov za življenje, ki so drugačna vrsta stvari od življenja, ki je v njih. Vsebniki sami živijo in tisto, kar je vsebovano, je tudi strukturirano. Tudi lobanjske kosti – najbolj impresivne in pomembne posode v telesu – so živo tkivo. In struktura sega vse do posameznih molekul. Oblika in zvijanje beljakovin določata, kaj se lahko in kaj ne more zgoditi v celici, pri čemer nekatere stvari ločijo in druge združijo. Medprostori beljakovinskih molekul tvorijo majhne kotičke, kjer lahko procesi potekajo nemoteno. To je struktura na nanoskopski ravni.

Zmanjšanje življenja

Fantastičen napredek v našem razumevanju žive snovi, ki smo mu bili priča v zadnjih nekaj sto letih, je bil odvisen predvsem od ločevanja organizmov in zelo pogosto reduciranja gradbenih odrov na juho. Centrifuga, ki živo tkivo pretlači v kašo, je bila tako informativna kot mikroskop za seciranje. Skratka, bili smo zelo uspešni pri prepoznavanju posameznih poti bioloških dogodkov in sledenju, kako medsebojno delujejo in kako so te interakcije regulirane, tako da kemični zobniki delujejo sinhrono. Na primer, obstaja veliko znanja o encimih, ki posredujejo poroke med molekulami in zadržujejo nezaželene potencialne snubce. Encimi trilijon-krat pospešijo nekatere kemične reakcije, tako da se spodbujajo biološko pomembni procesi, medtem ko so zgolj nesreče, ki so posledica kemičnega sožitja, relativno slabše. Za nekatere ta kemični pospešek skupaj z mikrostrukturo proteinskih molekul zadostuje za razlago, kako vsi reagenti skupaj ne povzročijo kaosa v nanolaboratoriju, ki je živa celica. (Glej na primer briljantno razlago Richarda Dawkinsa v Največja predstava na Zemlji , 2009.) Ker pa diagrami poteka, ki opisujejo, kaj se dogaja v celicah, postajajo vse bolj zapleteni, postaja vse bolj skrivnosten način, kako so prebivalci celice ločeni na eni ravni in se združujejo na drugi. Encimi morajo biti na primer natančno locirani, da se zagotovi, da lahko vodijo vezavo pravih molekul. Iz tega razloga ni dovolj, da ima celica stabilno strukturo na molekularni ravni: encimi morajo potovati na točno določena mesta, ki jih potrebujejo – na velike razdalje, gledano z molekularnega vidika. Vse to je seveda treba avtomatizirati. Nobenih znotrajceličnih namenov ni.

To, kar vidimo na vseh ravneh biologije, je različica problema 'enega' in 'množic': v tem primeru ima problem obliko številnih različnih procesov, ki jih ločijo strukture (ki so, ker so žive, same verige). procesov), ki se morajo združiti, da delujejo kot celota – kot eno. Dejansko nam ni treba pogledati pod mikroskop ali pregledati vsebine epruvete, da bi naleteli na to težavo. Razmislite o svojem zavestnem polju z milijoni izkustvenih elementov, ki so hkrati ločeni in tudi del enotnega 'jaz-sveta-zdaj', ki se ga zavedate. Ali na tisoče tekočih pripovednih sklopov s svojo juho implicitnega smisla v ozadju, neprijavljenih, a predpostavljenih kognitivnih okvirov, na katerih plešemo, ko gradimo svoj občutek o sebi in aktivno živimo. Ta kontrast med juho in okvirom, ki omogoča, je analogen nasprotju med dogodki in strukturo, ki jim daje smisel, ali med dihanjem, ki je izrečena beseda, in sintakso, ki jo naredi ekspresivno.

Lahko je razumeti, zakaj so se številni filozofi, predvsem Henri Bergson, upirali redukciji življenja na mehanizme, ki jih posreduje kemija – na to, kar je veliki biokemik Frederick Gowland Hopkins označil kot 'polifazni sistem v dinamičnem ravnovesju'. Toda ponujene alternative, bodisi Bergsonov 'življenjski impulz' ali meglena 'življenjska sila', le stežka napredujejo v našem razumevanju življenja. Kljub temu, da lahko zavračamo te pojasnjevalne zapolnjevalce vrzeli, bi morali vsaj priznati problem integracije milijonov različnih procesov, ki sestavljajo živo tkivo, in biti enako skeptični do tistih, ki menijo, da so trenutni biološki koncepti – uporabni in čeprav so razsvetljujoče – nas bodo popeljale vse do razumevanja življenja. Vse večji poudarek na 'integrativni biologiji' je opomnik, da je življenje lažje razstaviti kot ga znova sestaviti, da bi iz kemije obnovili fiziologijo in anatomijo. Ne bi smeli nasedati navdušenju nad tiskarskim strojem Craiga Venterja in verjeti, da lahko dejansko ustvarimo življenje.

Najnovejša knjiga Raymonda Tallisa Michelangelov prst: Raziskovanje vsakdanje transcendence (Atlantic) je zdaj izšel v mehki vezavi in Opičja človeštvo: nevromanija, darwinitis in napačna predstavitev človeštva (Acumen) bo kmalu objavljen.