En celle tar "avgjørelser" - men hvis den følger en materiell plan, hvordan gjør den det?
Av David Coppedge. 15. april 2025. Oversatt herfra
Redaktørens notat: For mer om det "immaterielle" aspektet av cellens blåkopi, se den nye boken som beskriver tanken til biolog Richard Sternberg, Platon's Revenge: The New Science of the Immateriell Genome -lenke (Discovery Institute Press), av David Klinghoffer. For å bli publisert 28. april er den tilgjengelig for forhåndsbestilling nå.
Bilde 1. En plantegning
Se en underholdende video i en pressemelding fra University of Massachusetts (UMass) -lenke, kalt "Rules of Engagement", satt til Strauss-valsen "Voices of Spring". Vi ser fire varianter av enzymer som bestemmer hva de skal gjøre når de reiser langs DNA-tråder og løper inn i hverandre. Vi sympatiserer med disse molekylære aktørene, og ser for oss bygningsarbeidere som prøver å jobbe forbi hverandre i en trang korridor. På en eller annen måte finner de ut av utfordringen og fortsetter.
Senere i videoen zoomer vi ut og ser at alle disse interaksjonene smelter sammen til en fantastisk ballett, noe som resulterer i presis folding av DNA til de kjente X-formede kromosomene -lenke. Hvis en celle bare er en "tilfeldig samling av atomer", hvordan er dette mulig?
Abiotisk materie kan selvorganisere seg under noen omstendigheter. Tornadoer og orkaner danner spiraler. Avkjølende lava danner sekskantede søyler. Elementer kombineres til geometriske krystaller. I disse tilfellene følger atomene ganske enkelt fysiske lover uten hensyn til konsekvenser eller funksjon. Livet er annerledes. Det løser problemer med et formål. Det tar avgjørelser.
Beslutninger om å samarbeide
Kondensinene og kohesinene i videoen trekkes ikke inn i deres interaksjoner av gravitasjon eller elektrostatikk. Flere nivåer av programmering er involvert, inkludert: (1) genetiske instruksjoner for å bygge de molekylære maskinene, (2) 'engasjementsregler' for å styre deres interaksjoner, (3) en overordnet designplan for å komprimere DNA til kromosomer, og (4) et behov for å skille kromosomparene til datterceller i mitose. Til disse programmene kan det legges til overvåkingssystemer, reparasjonsmekanismer og den forbløffende komplekse DNA-replikasjonsprosessen.
Programmering gjør forskjellen. Krystaller, lava og tornadoer følger ikke en kode som forteller dem hva de skal gjøre. Filosofer og teologer kan krangle om hvorvidt lovene er utformet og finjustert for livet, men når de først er etablert, genererer lovene forutsigbare utfall som kan beskrives matematisk. Handlingene til molekyler i cellen er ikke forutsigbare ut fra lovene, og heller ikke banene som elektroner tar i en silisiumbrikke med mindre de blir ledet av et sinn med en plan.
Pressemeldingen fra UMass fremhever en ny artikkel i Science av Samejima et al.-lenke, som forklarer at planen for kromosomkonstruksjon lykkes til tross for stokastiske interaksjoner på lavere nivåer:
"Gitt de dynamiske interaksjonene og den stokastiske naturen til bindings- og løkke -ekstruderingsprosesser, adopterer ikke mitotiske kromosomer en enkelt, fast tredimensjonal struktur. I stedet er de uryddige strukturer med en felles definert arkitektur." I analogi har bygningsarbeidere ved et byggeprosjekt, hver med sine spesialiteter og ferdigheter, spillerom på de nøyaktige stedene der de hamrer spiker eller strekker snorer, så lenge de følger den overordnede planen som er vist i oppsettet.
Her er flere eksempler på beslutningstaking av celler for å forsterke punktet om at materielle celler bare kan ta beslutninger, hvis de er spesifikt strukturert for å følge en blåkopi med engasjementsregler.
En artikkel i Science -lenke av Waltz et al. legger til det voksende vokabularet til "-omer" (genom, proteom, lipidom, etc.) med begrepet "respirasom" - et superkompleks som muliggjør respirasjon i mitokondrier -lenke. De individuelle kompleksene som omfatter oksidativ fosforylering -lenke, som kulminerer i den fantastiske roterende motor ATP-syntasen -lenke, er organisert på en måte som maksimerer funksjonen. Forfatterne legger merke til hvor nøyaktig arrangementet ser ut under kryo-elektronmikroskopi:
"Mitokondrier regenererer adenosintrifosfat (ATP) gjennom oksidativ fosforylering. Denne prosessen utføres av fem membranbundne komplekser, samlet kjent som respirasjonskjeden, som arbeider sammen for å overføre elektroner og pumpe protoner. Den nøyaktige organiseringen av disse kompleksene i interne celler diskuteres. Vi brukte in-situ kryo-elektrontomografi for å visualisere de opprinnelige strukturene og organiseringen av flere store mitokondrielle komplekser i Chlamydomonas reinhardtii-celler. ATP-syntaser og respiratoriske komplekser segregeres i henholdsvis buede og flate crista-membrandomener. Respiratoriske komplekser I, III og IV settes sammen til et respirasom superkompleks, hvorfra vi bestemte en naturlig 5- ångstrom (å) oppløsningsstruktur som viser binding av elektronbærer Cytokrom c. Kombinert med en-partikkel kryo-elektronmikroskopi ved 2,4-å oppløsning, modellerer vi hvordan respirasjonskompleksene organiserer seg inne i iboende mitokondrier."
Forfatterne fremmer noen hypoteser om hvorfor kompleksene organiserer seg i disse superkompleksene, og bemerker at ikke alle respirasomer har identisk stoikiometri hos forskjellige arter. De spekulerer i at "evolusjon ser ut til gjentatte ganger å ha selektert for respirasomer," som er den darwinistiske måten å innrømme at mønstrene er funksjonelt viktige -lenke (ellers ville de ikke eksistere nå -lenke, ville de?).
"Som visualisert av in situ cryo-ET, skaper denne membranarkitekturen et smalt luminalt rom og lateral heterogenitet med cristae, og muliggjør derved protonfluks fra respirasom kilden til ATP-syntase kummen…. På en slik måte vil respirasomer muliggjøre effektiv respirasjon gjennom den indirekte mekanismen for å etablere crista-arkitektur og molekylær organisasjon. Den native respirasomstrukturen presentert i vår studie gir en blåkopi for å spesifikt forstyrre superkompleksdannelse in vivo og mekanisk dissekere den fysiologiske relevansen til disse gåtefulle molekylære maskinene."
Respirasomet fremstår derfor som en annen beslutningsstruktur som løser problemet med hvordan man best kan organisere maskiner i en fabrikk for effektivitet. Løsninger som dette er ikke forutsigbare fra naturlovene alene.
Beslutninger for å forebygge problemer
En annen type beslutningstaking sett i cellene innebærer ikke bare å løse gåter, men å forhindre forutsigbare problemer. En artikkel i EMBO Journal -lenke av Fagunloye et al. gir et eksempel. Shu-komplekset er en "evolusjonært konservert" (uutviklet) "heterotetramer sammensatt av tre Rad51-paraloger, Csm2, Psy3, Shu1 og et SWIM-domene som inneholder protein, Shu2."
"Homolog Rekombinasjon (HR) er viktig for DNA-skadetoleranse under replikasjon. Gjær Shu-komplekset, en konservert homolog rekombinasjonsfaktor, forhindrer replikasjonsassosiert mutagenese. Her undersøker vi hvordan gjærceller krever Shu-komplekset for å takle MMS-induserte lesjoner under DNA-replikasjon. Vi finner at Csm2, en underenhet av Shu-komplekset, binder seg til Autonome Replikerende Sekvenser (ARS) i gjær .... Til slutt viser vi at interaksjoner mellom Shu-komplekset og replikasjons- initieringskompleksene er avgjørende for motstand mot DNA-skade, for å forhindre mutasjoner og avvikende rekombinasjonshendelser. I vår modell samhandler Shu-komplekset med replikasjonsmaskineriet for å muliggjøre feilfri bypass av DNA-skade."
Legg merke til den irreduserbare kompleksiteten i dette komplekset som de tilskriver evolusjonen. De hevder at dette vidunderet av cellen utviklet seg på grunnlag av å finne forskjeller mellom Shu-kompleksene hos gjær og mennesker. De bør i stedet spørre på hvilket grunnlag de kunne forvente at materielle prosesser fornemmer, reparerer og forhindrer skade: å gå fra tankeløse atomer til beslutningsmaskiner.
Shu-komplekset, sier de, kan reparere "voluminøse DNA-skader" og til og med omgå lesjoner, noe som gir en tusen ganger økning i replikasjonsnøyaktighet (se sluttnoten for de imponerende detaljene1). Antas ikke mutasjoner å være kimen til fremskritt i darwinismen? Uten korrekturlesingsnøyaktigheten til Shu-komplekset, ville en celle sannsynligvis lide feilkatastrofe -lenke, lenge før den kunne dukke opp.
Dessuten samhandler Shu-komplekset med andre komplekser - fakta som forfatterne kaller 'intrigerende' og 'interessante'. (2)
Skinners konstant
Materielle enheter kan ta beslutninger, men bare når de blir veiledet til å gjøre det av en intelligent årsak som er i stand til framsyn. å tilskrive beslutningstaking til materie ved å påberope seg et tåkete konsept av 'utvelgelsespress' - et synonym for Skinners konstant -lenke, faktoren som "når multiplisert med, delt på, lagt til eller trukket fra svaret du fikk, gir deg svaret du burde ha fått" - krever magisk tenkning under trolldommen av en overaktiv fantasi. Troverdigheten til den darwinistiske mekanismen er omvendt proporsjonal med detaljene som observeres som opererer i levende celler.
For Referanser, se slutten av originalartikkelen -her.
David Coppedge -Bilde 7Oversettelse, via google ovesetter, og bilder ved Asbjørn E. Lund