Gyvūno formavimo instrukcijos

     „Iš vienos ląstelės

     Autorius Benas Stangeris

     Norton, 368 puslapiai, 30 dolerių

 

     1960-aisiais polimatiškas Kembridžo mokslininkas Sydney Brenneris prisidėjo prie genetinio kodo iššifravimo – mechanizmo, nurodančio, kaip genų DNR sekos paverčiamos baltymų aminorūgščių sekomis. 

 

Aštuntajame dešimtmetyje Brenneris nusprendė apibrėžti kitą kodą: generatyvines biologines taisykles, kurios nustato, kaip, vienoje ląstelėje esantys, genai nusako trimatę daugialąsčių organizmų organizaciją.

 

 „Kaip genai gali nurodyti sudėtingas aukštesniųjų organizmų struktūras, – rašė jis savo darbe apie mažos permatomos kirminėlės C. elegans genetiką, – yra pagrindinė neišspręsta biologijos problema.

 

     Nulaužtas šis generatyvus gyvų būtybių kodas gali perteikti žmonijai neįsivaizduojamą gebėjimą modifikuoti gyvų būtybių struktūras. Tai taip pat gali padėti mums išspręsti tokias mįsles, kaip, kodėl mes susergame, ir senėjimo mechanizmą. Brennerio ryškumas buvo suvokimas, kad tokios svarbos ir sudėtingos problemos būtų išspręstos tik tuo atveju, jei ji būtų tiriama, naudojant paprastus modelinius organizmus. Kitaip nereikšmingas C. elegans puikiai tiko šiai užduočiai. Jį sudarė tik 959 ląstelės ir jis turėjo patogiai trumpą trijų dienų reprodukcinį ciklą.

 

     Praėjus dešimtmečiams, nepaisant didelės pažangos evoliucinio vystymosi arba evo-devo srityje, generatyvinės biologijos taisyklės dar nebuvo tinkamai apibrėžtos. Pensilvanijos universiteto gydytojas ir tyrinėtojas Benas Stangeris savo įžvalgiame ir eruditiškoje veikale „Iš vienos ląstelės“ išsamiai aprašo „pagrindinius atradimus“, kurie prisidėjo prie mūsų dabartinio supratimo. Visi jie buvo sukurti skirtingo sudėtingumo modelių sistemose, pradedant nuo virusų ir bakterijų iki jūros anemonų, musių, varlių ir pelių.

 

     Tokių organizmų svarbą žmonių biologijai apibendrino prancūzų mokslininkas Jacques'as Monodas, teigdamas, kad „Kas tinka E. coli, tinka ir drambliui“. Ši maksima nurodė biologinių struktūrų universalumą ir visos gyvybės Žemėje biocheminę vienybę, atsirandančią dėl bendros evoliucinės kilmės. Panašią nuotaiką išsakė ir XIX amžiaus prancūzų embriologas Etjenas Geoffroy'us Saint-Hilaire'as, teigdamas, kad yra, „filosofiškai kalbant, yra tik vienas gyvūnas“. Atrodo, kad gamta savo santūrumu naudojo panašų metodą, kurdama visus gyvūnus ir iš tikrųjų visus gyvus daiktus.

 

     Pagrindinis mįslė vystantis žmogui iš zigotos – vienaląsčio kiaušinio ir spermos susiliejimo produkto – yra tai, kaip vienodas genetinių nurodymų rinkinys yra skirtingai užprogramuotas, kad būtų sukurtos kelių tipų ląstelės, kurios savaime organizuojasi į atskirą trimatę formą. Dabar žinome, kad organizmų kūrimo paslaptis slypi genų reguliavime. Skirtingi ląstelių tipai genus aktyvuoja ir slopina skirtingais būdais, kaip ir orkestre violončelininkas ir obojininkas gali žiūrėti į tą pačią partitūrą, bet sekti tik jiems skirtas dalis. Unikalus reguliuojamas pirštų atspaudas, uždėtas ant ląstelės genomo, yra žinomas, kaip jos epigenomas, kuris nustatomas, chemiškai modifikuojant reguliuojančius genų regionus ir histono baltymus, su kuriais jie susieti.

 

     Daktaras Stangeris meistriškai veda mus į pagrindinius eksperimentus, kurie padėjo pagrindą mūsų žinioms apie embriono vystymąsi, ir pateikia eskizus, kaip atrodė kai kurie dalyvaujantys tyrinėtojai. Autorius taip pat pabrėžia, kokį vaidmenį vaidina serendipiškumas ir koketiškas gamtos netikėtų reiškinių atskleidimas. Kai peteliškįnį kalaraštį nešiojantis „privilegijų vaikas“ Ernestas McCullochas atsidūrė kartu su Jamesu Tillu, kuris „užaugo Saskačevano kaimo ūkyje“, Tillo pragmatizmas ir McCullocho veržlumas įgalino atrasti pirmąją multipotentinę kamieninę ląstelę, galinčią generuoti visą žmogaus kraujo ląstelių rinkinį.

 

     Dar viena šviečianti ištrauka yra autoriaus pasakojimas apie Johną Gurdoną, esminį anglų džentelmeną, Nobelio premijos laureatą ir branduolinio klonavimo atradėją. P. Gurdono pasiekimai atsirado dėl nusivylusių bandymų studijuoti entomologiją, o rankų miklumą, reikalingą manipuliuoti ląstelių branduoliais, jis išugdė tik per savo hobį – konstruodamas miniatiūrinius traukinių, laivų ir lėktuvų modelius. Tai, kad G. Gurdonas vidurinės mokyklos biologijos klasėje, kurioje mokėsi 250 mokinių, buvo paskutinis, iliustruoja pasikartojančią gamtos mokslų temą. Daugelis aukštų pasiekimų reikalauja netipinių intelektualinių gebėjimų, kurių neaprėpia įprasti „intelekto“ rodikliai.

 

     Knygoje yra keletas intriguojančių apreiškimų. Viena iš jų yra ta, kad „navikai neišranda naujos biologijos, o naudoja esamą biologiją naujais būdais“. Jie netinkamai suaktyvina embriogenezės metu iškviečiamus genus. Autorius aiškina, kad vystymasis ir vėžys yra susipynę, o kiekvienas vėžys yra „sava rūšis“. Kitas netikėtumas yra esminių biologinių modifikacijų pasiekimo paprastumas. Japonas, Nobelio premijos laureatas, Shinya Yamanaka, atlikdamas eskapologo Harry Houdini vertą triuką, parodė, kad diferencijuotas ląsteles galima priversti „keliauti laiku atgal“ ir grįžti į nediferencijuotą pluripotentinę būseną, galinčią generuoti visų tipų ląsteles.

 

     Daktaras Stangeris trumpai paliečia daktaro Yamanakos sukeltų pluripotentinių kamieninių ląstelių terapinį potencialą ir pastarojo meto piktnaudžiavimą genomo redagavimu. Tačiau jis neaptaria visų galingiausių genomo modifikavimo metodų. 

 

Besiformuojantis naujas sintetinės genomikos mokslas kartu su dirbtiniu intelektu turėtų leisti genomus kurti ir sintetinti nuo nulio. 

 

Tai atliks pagrindinį vaidmenį, apibrėžiant generatyvinius biologijos dėsnius. Kai tokios taisyklės bus apibrėžtos, jos gali turėti didelės įtakos mūsų rūšies ateičiai.

 

     Autorius iš esmės vengia bet kokių diskusijų apie galimą tokių atradimų riziką ir naudą, teigdamas, kad nenori susikurti „kokio nors fantastiško utopinės ar distopinės ateities įvaizdžio“. Tačiau mums reikia vienaip ar kitaip aptarti ateitį. Teigti, kad „nauda turi būti pasverta su rizika“ yra neadekvatu aplinkoje, kurioje, kaip teigia autorius, „toliau didėja atotrūkis tarp mokslininkų ir visuomenės“, taip pat tarp „mokslininkų ir kitų mokslininkų“.

 

     Šiuolaikiniuose populiariuose molekulinės genetikos pasakojimuose, deja, vengiama bet kokių esminių diskusijų apie galimas pasekmes. Būtų atsakingiau, kad autoriai ir ekspertai atvirai į jas įsijungtų.

     ---

     P. Woolfsonas yra „Intelligent Person's Guide to Genetics“ autorius.“ [1]

 

Sprendžiant iš to, kad mes, žmonės, iki šiol nežinome, kaip greitai atspėti erdvines baltymų struktūras, žinant tik jų sekas genome, nors tai puikiai sugeba dirbtinis intelektas, kurti ir sintetinti nuo nulio genomus irgi sugebės tik dirbtinis intelektas, kuris mums ir vėl nepaaiškins, kaip jis tai daro. Juk baltymų struktūros nustatymas yra viso šio darbo pagrindas, nes baltymų struktūra yra gyvų daiktų daugumos struktūrų ir funkcijų pagrindas. Dirbtinis intelektas tiesiog mato dėsningumus, kurių mes nematome.

 

 

1. REVIEW --- Books: Instructions For Building An Animal. Woolfson, Adrian. 
Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y.. 12 Aug 2023: C.9.

Instructions For Building An Animal.

"From One Cell

By Ben Stanger

Norton, 368 pages, $30

In the 1960s, the polymathic Cambridge scientist Sydney Brenner contributed to the deciphering of the genetic code -- the mechanism specifying how the DNA sequences of genes are translated into the amino-acid sequences of proteins. In the 1970s, Brenner set out to define another code: the generative biological rules that determine how the genes within a single cell delineate the three-dimensional organization of multicellular organisms. "How genes might specify the complex structures found in higher organisms," he wrote in a paper on the genetics of the tiny transparent worm C. elegans, "is a major unsolved problem of biology."

Once cracked, this generative code of living things could convey humankind with an unimaginable ability to modify the structures of living things. It also has the potential to help us address such enigmas as why we get ill and the mechanism behind aging. Brenner's brilliance was to realize that a problem of this importance and complexity would only be tractable if studied in simple model organisms. The otherwise inconsequential C. elegans was perfectly suited to this task. It comprised only 959 cells and had a conveniently short three-day reproductive cycle.

Decades later, despite considerable progress in the field of evolutionary development, or evo-devo, the generative rules of biology have not yet been adequately defined. In his insightful and erudite "From One Cell," the University of Pennsylvania doctor and researcher Ben Stanger details the "foundational discoveries" that have contributed to our current understanding. All were made in model systems of differing complexities, ranging from viruses and bacteria to sea anemones, flies, frogs and mice.

The relevance of such organisms to the biology of human beings was summarized by the French scientist Jacques Monod, who stated that "What is true for E. coli is true for the elephant." This maxim referenced the universality of biological structures and the biochemical unity of all life on Earth, resulting from its shared evolutionary origin. A similar sentiment was expressed by the 19th-century French embryologist Etienne Geoffroy Saint-Hilaire, who stated that there is, "philosophically speaking, only a single animal." Nature, in her parsimony, appears to have used a similar method for building all animals, and indeed all living things.

The key conundrum in the development of a human being from a zygote -- the single-celled product of the fusion of an egg and sperm -- is how a uniform set of genetic instructions is differentially programmed to produce multiple cell types that self-organize into a distinct three-dimensional form. We now know that the secret to building organisms resides in gene regulation. Different cell types activate and repress genes in distinct ways, just as in an orchestra a cellist and an oboist might look at the same score but follow only their designated parts. The unique regulatory fingerprint superimposed onto a cell's genome is known as its epigenome, which is established through chemical modifications to regulatory regions of genes and the histone proteins they associate with.

Dr. Stanger artfully guides us through key experiments that contributed to the foundations of our knowledge about embryonic development, and he provides sketches along the way of some of the researchers involved. The author also highlights the role played by serendipity and Nature's coquettish revelation of unexpected phenomena. When the bow-tie-wearing "child of privilege" Ernest McCulloch found himself thrown together with James Till who was "raised on a farm in rural Saskatchewan," it was Till's pragmatism coupled with McCulloch's impetuosity that led to the discovery of the first multipotent stem cell, capable of generating a full set of human blood cells.

Another illuminating passage is the author's account of John Gurdon, the quintessential English gentleman, Nobel laureate and discoverer of nuclear cloning. Mr. Gurdon's achievements stemmed from his frustrated attempts at studying entomology, and he only developed the manual dexterity necessary to manipulate cell nuclei through his hobby, the construction of miniature scale models of trains, boats and planes. That Mr. Gurdon came last in a biology class of 250 students in high school illustrates a recurrent theme in science. Many high achievers have atypical intellectual abilities not captured by conventional "intelligence" metrics.

The book contains several intriguing revelations. One is that "tumors do not invent new biology, but instead use existing biology in new ways." They inappropriately activate genes invoked in embryogenesis. Development and cancer are intertwined, the author explains, with each cancer being in effect "its own species." Another surprise is the ease with which substantive biological modifications can be achieved. The Japanese Nobel laureate Shinya Yamanaka showed, in a trick worthy of the escapologist Harry Houdini, that differentiated cells could be coaxed to "travel back in time" and revert to an undifferentiated pluripotent state capable of generating all cell types.

Dr. Stanger briefly touches on the therapeutic potential of Dr. Yamanaka's induced pluripotent stem cells and the recent misuse of genome editing. But he does not address the most powerful genome-modification method of all. The emerging new science of synthetic genomics coupled with artificial intelligence should enable genomes to be authored and synthesized from scratch. This will play a pivotal role in defining the generative laws of biology. Once such rules have been defined, they will have the potential to significantly influence the future of our species.

The author largely avoids any discussion of the potential risks and utilities of such discoveries, stating that he does not wish to conjure up "some fantastical image of a utopian or dystopian future." But we do need to discuss the future, one way or another. To state that "the benefits must be weighed against the risks" is inadequate in an environment where, as the author puts it, "gaps continue to widen between scientists and the public" as well as between "scientists and other scientists."

Avoiding any substantive discussion of potential consequences is unfortunately common in contemporary popular accounts of molecular genetics. It would be more responsible for authors and experts to forthrightly address them.

---

Mr. Woolfson is the author of "An Intelligent Person's Guide to Genetics."" [1]

 

 Judging by the fact that we humans still do not know how to quickly guess the spatial structures of proteins, knowing only their sequences in the genome, although artificial intelligence is perfectly capable of this, only artificial intelligence will be able to create and synthesize genomes from scratch, artificial intelligence again will not explain to us, how does it do it. After all, determining the structure of proteins is the basis of all this work, because the structure of proteins is the basis of most structures and functions in living things.Artificial intelligence just sees patterns that we do not see.

 

1. REVIEW --- Books: Instructions For Building An Animal. Woolfson, Adrian. 
Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y.. 12 Aug 2023: C.9.

Ukrainoje klesti tokia pat stambi korupcija, kaip buvo ir Afganistane mūsų valdymo ten laikais. Kiek žmonės gali kentėti tokius parazitus? Ar šios korupcijos rezultatai bus tokie patys ir Ukrainoje?

Prisimenate, kaip mums paklusni Afganistano vadovybė, amerikiečiams pasitraukus, bėgo iš Afaganistano su lagaminais dolerių?

"Ukrainos Saugumo Taryba patraukė baudžiamojon atsakomybėn už korupciją, paleidžiant iš karo tarnybos. Zelenskis ir Ukrainos Saugumo Taryba trečiadienį aptarė kovą su kyšininkavimu, šauktinius į karo tarnybą apdorojančiose, institucijose. Visi atleidimo nuo karo tarnybos atvejai nuo įvykių Ukrainoje pradžios, kai kyla įtarimas dėl papirkimo, buvo patikrinti, pranešė prezidentas. 

Už atleidimą nuo karinės tarnybos sumokėta nuo 3 000 iki 15 000 JAV dolerių (iki 13 700 eurų), pranešė jis. 

Atskirai bus tikrinama, ar kas nors išvyko iš šalies po įtartino tokios komisijos sprendimo. Zelenskis dėl korupcijos jau pakeitė visus, šauktinius apdorojančių, institucijų vadovus.“ [1]

 

1. Die Ukraine setzt ihre Luftangriffe auf Russland fort

Frankfurter Allgemeine Zeitung (online)Frankfurter Allgemeine Zeitung GmbH. Aug 31, 2023.

There is as much corruption in Ukraine as it was in Afghanistan during our rule there. How long can people suffer from such parasites? Will the results of this corruption be the same in Ukraine as they were in Afganistan?

 Remember how the Afghan leadership, obedient to us, fled Afghanistan with suitcases of dollars after the Americans left?

"Ukrainian Security Council prosecutes corruption in decommissioning. Zelenskyy and the Ukrainian Security Council discussed the fight against bribery in the drafting authorities on Wednesday. All cases of decommissioning due to alleged unfitness for service since the beginning of the war where there is a suspicion of bribery payments have been checked, the President announced.

 

For exemption from military service, 3,000 to 15,000 US dollars (up to 13,700 euros) were paid, he reported.

 

There will be a separate check if someone has left the country after a suspicious decision by the drafting commission. Zelenskyy has already replaced all the heads of the drafting authorities because of corruption." [1]

  1. Ukraine continues its air strikes on Russia.

Frankfurter Allgemeine Zeitung (online). Frankfurter Allgemeine Zeitung GmbH. Aug 31, 2023.