Mekanismer for biodiversitet -Del 2
Oversatt herfra.
Innledning: Del 1 finnes oversatt her.
Nylig banebrytende vitenskapelig forskning som forklarer de virkelige mekanismene til biologisk mangfold -og konsekvenser for kreft
Påstanden om at evolusjon er et faktum, gjentas som et mantra av tilhengere av evolusjon og naturalisme, som på den måten prøver å rettferdiggjøre sin vantro mot en intelligent skaper. En av de hyppigste påstandene er at mikroevolusjon og makroevolusjon er de samme på en annen tidsskala. Og at det ikke er noen mekanisme som hindrer mikro i å bli makro. De som er bedre informert, vet at mekanismen som provoserer frem endring og evolusjonære nyheter over artsnivået, det vil si endringen fra bakterier, som danner mennesket, er UKJENT.
For å forklare opprinnelsen til biologisk mangfold, kroppsform, kroppsplaner, organutvikling, og til slutt, hvis påstanden om makroevolusjon fra Luca til homo sapiens er sann, må vi først forstå hvordan organer, lemmer og skapninger oppstår, hvilken mekanisme bestemmer hvilken størrelse og form de skal ha når de vokser. Hvilken mekanisme programmerer cellen til å "vite" hvordan og hvor den skal danne et organ? Hvordan vet skapningen hvordan man gjenoppbygger et avkuttet lem til riktig størrelse, form og orientering? Når dette er belyst, kan vi spørre om de samme mekanismene forklarer biologisk mangfold. Det ser ut til at banebrytende vitenskapelig forskning begynner å avdekke dette mangeårige mysteriet, og det er langt fra å bli forklart gjennom neodarwinistiske-spådommer og påstander, men epigenetiske mekanismer, som vil bli belyst nedenfor.
Signalering med kjemikalier og elektrisitet
Ganske mange tidligere innlegg avslører den forseggjorte signaleringen til mikrober og immunceller, som T-celler og blodplater. De kritiske tarmepitel-cellene og hudcellene er involvert i svært forseggjort signalering mellom et stort antall mikrober på den ene siden og mange immunceller på den andre. Selvfølgelig er hjerner kjent for å bruke forseggjort signalering.
Bilde 1. ATP-motor drevet av kjemisk energi
Et tidligere innlegg bemerket at kreft er som en mikrobe-koloni ved at de jobber sammen for sine mål. Dette synet på kreft er at mange celler i et miljø utløser handlingene til fellesskapet av kreftceller. Et annet syn på kreft er som en fratreden av individuelle celler, fra organismens mål; dette kan oppstå ved at celler isoleres fra, eller feiltolker, mønstertegningene som normalt orkestrerer celleadferd til kompleks anatomi. Den nye forskningen av Levin legger til en veldig stor ny dimensjon i måten elektriske signaler mellom celler kan være avgjørende i denne kreftutviklingen.
Et fremtredende aspekt ved flercellede skapninger er at de har organer av en bestemt størrelse og form. Når regenerering skjer hos reptiler, vokser den samme nøyaktige formen. Informasjon for den cellulære aktiviteten ser ut til å eksistere i rommet som vil utgjøre det spesifikt formede organet. Levin bemerker at "kreft kan sees på som en geometrifeil, fordi tumorceller vokser, migrerer og fungerer uten hensyn til den ordnede strukturen de oppstår innenfor."
Det kan oppstå ved at hver celle har spesifikke elektriske gradienter og egenskaper som til sammen danner et stort elektrisk informasjonsfelt. Dette informasjonsfeltet kan vise individuelle celler i embryoet hvordan de skal oppføre seg. Dette er analogt med at elektrisk strømning mellom celler i det tidlige embryoet (innlegg om elektriske synapser) danner det grunnleggende nettverket som så bygges inn i en formell struktur med forseggjorte kjemiske synapser. Dette skjer også under gjenoppbygging av vev. På en eller annen måte bestemmer informasjonen om den elektriske strømmen gjennom synapsene for elektriske krysninger den fremtidige strukturen.
Elektriske signaler ser nå ut til å være kritiske i formingen av organer, selve funksjonen og identiteten til organer, og skapelsen av nye lemmer på dyr som regenererer. Hos disse dyrene styres stamcelle-adferd av strømmer skapt med kalium, natrium, klorid og protoner som påvirker de genetiske nettverkene til celler på avstand. Nyere forskning viser at lemmer kan påvirkes av proton- og natriumendringer. Nye typer ionekanaler, pumper og elektriske forbindelser er nå funnet i en rekke forskjellige organer.
Dette er bemerkelsesverdig. Hvis elektriske vei-kryss-synapser bestemmer celleform, bør makroendring som vanligvis tilskrives makroevolusjon og strukturelle biologiske nyheter også avhenge av disse.
Bilde 2. Kunstig stamcelle-terapi
Spenningsgradienter i ikke-hjerneceller
Celler som ikke er i hjernen, bruker også ionekanaler som skaper et elektrisk potensiale mellom innsiden og utsiden av cellen. Disse sender ikke et signal nedover en lang aksontråd slik nevroner gjør, men de elektriske potensialene er kritiske for cellens oppførsel. I et tidligere innlegg ble kalsiumsyklisk signalering bemerket å være det avgjørende signalet mellom planter og mikrober når man danner nitrogenfabrikker.
Hele vev og plater av celler har også strømmer av elektrisitet gjennom elektriske synapser kalt 'gap junctions' (akkurat som nevroner). Når huden er ødelagt, blir de elektriske gradientene og feltene forstyrret, og disse er et signal for immunceller om å reparere vevet. Et enda større felt eksisterer over et helt organ, og dette feltet har avgjørende informasjon om organets form og funksjon.
Det er svært vanskelig å studere, men selv inne i cellen eksisterer det mange membraner for kjernen, mitokondriene og andre organeller som det kritiske informasjonssenteret til det endoplasmatiske retikulum. Elektriske potensialer og informasjonsfelt finnes også i disse.
Bilde 3. Cellemembran med ione-kanaler
Kreft og elektriske gradienter
Kreftcellenes oppførsel er veldig knyttet til elektriske signaler. De bruker dem som ledetråder til reiseveier. Elektriske felt bestemmer formendringer i cellene. Det elektriske potensialet påvirker også hvilken type celle som produseres fra stamceller.
Kreftceller har endret elektrisk aktivitet og bruker forskjellige ionekanaler og pumper. De har forskjellige transportørmolekyler som påvirker hvordan ionene beveger seg og derfor de elektriske gradientene. Det ser nå ut til at disse endringene i ionekanaler er signaturer på forskjellige kreftformer og er avgjørende for dannelsen av dem. Mange forskjeller i effekten av cytokiner og nevrotransmitter-signaler ser også ut til å være knyttet til disse elektriske forskjellene. Disse ionekanalene påvirker alle aspekter av metastase. Faktisk er onkogener (spesielle gener som får en celle til å bli kreft) relatert til forskjellige ionekanaler.
Forskning på kreft har blitt stadig vanskeligere på grunn av de mange forskjellige mutasjonene som finnes i typer kreft, og, i senere tid, hos individer. Studiene har vist at det er et bredt spekter av forskjellige mutasjoner som ikke faller inn i noen merkbare mønstre.
Dr. Levins arbeid peker i en helt annen retning. Han bemerker at gradientene og feltene til elektrisk informasjon kan være en viktigere måte å forstå denne prosessen på. Det er selve rommet som cellene lever i som ser ut til å være avvikende og forårsaker kreft. Elektrisk signalering er nøkkelen for at cellene skal kunne tolke miljøet sitt på riktig måte, og når denne prosessen går galt, går cellene som standard til et kreftprogram.
Studier viser at kreftceller kan differensieres fra andre celler ved deres elektriske egenskaper. Kreftcellens generelle elektriske status bestemmes av summen av alle ioner og pumper. Det er en enorm mengde forskjellige mulige genetiske scenarier i denne grunnleggende målingen av elektrisk status.
Men faktisk ser den enkle elektriske statusen ut til å identifisere kreftceller. Dr. Levin sammenligner dette med 'trykk' i fysikk - en gruppeegenskap som kan implementeres med en lang rekke underliggende molekylære detaljer (f.eks. forskjellige ionekanal-gener). Han bemerker at den statistiske elektriske studien av elektriske gradienter for kreft kan bære mest informasjon. Han bemerker at den ekstremt komplekse analysen av alle ionekanalene kanskje ikke engang avslører den kritiske informasjonen (denne typen forskning er foreløpig ikke engang mulig).
Bare å analysere budbringer-RNA og spesifikke proteiner som er laget, vil ikke bestemme alle faktorene som endrer de globale elektriske feltene fordi elektrisk tilstand er en funksjon av 3D-åpne/lukkede tilstander til kanalene, ikke bare deres tilstedeværelse på mRNA- og proteinnivåer.
De store elektriske feltene i seg selv ser ut til å skape reguleringen som oppstår. En studie viste at ved å øke det elektriske potensialet i kreftceller, kan metastatisk aktivitet undertrykkes, til tross for at spesifikke proteiner er tilstede som er kjent for å være involvert i metastatisk aktivitet.
Bilde 4. Bio-elektrisk kode samvirker med genetisk kode
Informasjonsfelt og geometri
Alle signalene som påvirker en celle, sammen, kalles det morfogene feltet. Den inkluderer alle instruksjonene som kommer fra alle utskilte cellulære signaler, inkludert cytokiner og effekten av alle molekylene i det ekstracellulære rommet ( innlegg om ekstracellulært rom og nevroplastisitet). Dette inkluderer mange gradienter som brukes av immunceller for å samle informasjon og tiltrekke andre celler. Et uvanlig trekk som nylig ble oppdaget som årsak til kreft, er spesielle proteiner som produserer celler i bestemte orienteringer - kalt plan cellepolaritet. Når denne polariteten endres, kan det forårsake kreft.
Elektriske gradienter er nå også vist å være kritiske. Når den vanlige gradienten eller feltinformasjonen på en eller annen måte endres, kan det forårsake kreft. Hvert embryo har sitt eget medfødte felt. Det har blitt observert at celler midt i et levende organ ikke er like mottakelige for de samme kjemiske påvirkningene til å bli kreft. De er mye mer i stand til å bli kreft når de er isolert fra påvirkningen fra andre celler. Når regionens elektriske egenskaper er forskjellige, er det mindre sannsynlig at de blir kreft.
Signaler fra nevroner er også en faktor som forårsaker kreft. Når nervene kuttes, oppstår kreft oftere. Disse nevronsignalene ser ut til å bidra til feltinformasjonen i lokale regioner.
Et slående eksempel på feltet er når sporvekslinger er nødvendig mellom magen og blodet. Disse shuntene sender store mengder kreftceller til mange regioner, men de blir ikke metastaserende i noen områder, men gjør det i andre. En annen er når formen på en region endres ved kirurgi, er det mer sannsynlig at det blir kreft, muligens ved å endre feltet.
Bilde 5. Kreftfremkallende mutasjoner
Kreftceller vender seg bort fra fellesskapsaspektet av hele organismen og blir involvert i individuell atferd og sitt eget nye fellesskap (se innlegg om Kreft - The Emperor of Cells.) Kreftcellene får heller ikke passende informasjon i feltet om skapning, kan ikke trekke ut informasjonen eller bryr seg ikke lenger. Kreft danner sine egne organer og felt. Kreftcellene danner også sine egne informasjonsfelt og kommuniserer og samarbeider ved hjelp av dem. De reproduserer og utvikler seg for å bli sterkere som et fellesskap. De signaliserer hverandre for å bekjempe mikrober og immunangrep. Kreftceller eliminerer kommunikasjon til kroppen og kroppens vev. Men de opprettholder de samme knutepunktene og kommunikasjonene i blant dette mindre samfunnet.
Hvor er informasjonen
Studiet av elektriske felt tar opp problemet med størrelsesordener av effekt og spørsmålet om fremvoksende egenskaper. Mens på nivået av genetisk nettverksaktivitet, har hver celle i feltet bestemt atferd - de er alle påvirket av de generelle informasjonsfeltene. Alle nivåer er i spill - de genetiske, epigenetiske, individuelle cellene og nettverkene av celler.
Å ha informasjon i morfogene felt, inkludert elektriske gradienter, ligner forestillingen om at mentale hendelser oppstår i nevronale elektriske nettverk. Dr. Levin spekulerer i at på samme måte som informasjon finnes i nevrale nettverk, kan informasjon opprettholdes i elektriske felt i celler, organer og skapninger.
Alt dette reiser selvfølgelig spørsmålet om dets forhold til cellulær intelligens spesielt, og bevissthet i naturen generelt.
Bilde 6. Et uløselig problem -Catch 22
Hva kommer først - elektriske felt eller biokjemi?
De genetiske nettverkene er svært kritiske i elektrisk signalering fordi cellene bruker protein-ionekanaler innebygd i membranen. Disse proteinene påvirker fjernhandlinger og er veldig involvert i å skape de generelle gradientene.
I en av mange sirkulære genetiske prosesser blir handlingene til det genetiske maskineriet kontrollert av elektriske gradienter, og den forseggjorte signaleringen fra de genetiske nettverkene skaper den elektriske gradienten.
Nices Catch22-situasjon.
Mønsterdannelse skjer ved et kontinuerlig samspill mellom genetikk og fysikk.
Denne gåten indikerer at det er en mer global regulering av hele prosessen. Faktisk viser forskning at den elektriske påvirkningen ikke kan reduseres til enkel kjemi inne i en celle. Elektriske gradienter av individuelle celler og mange celler bidrar til å skape 3D-formene og funksjonene til organer og skapninger. Eksempler på dette inkluderer opprettelsen av det embryonale øyet, hodet og regenerering av lemmer til nøyaktig størrelse. For bevegelse av celler, når elektriske og kjemiske gradienter konkurrerer, vinner den elektriske gradienten.
Bilde 7. Menneskelig øye -ferdig utviklet
Eksemplet med øyet er lærerikt. Dr. Levin bemerker at det viser at den elektriske informasjonen er mer avgjørende. Det er de elektriske egenskapene til regionene som danner de to øynene som bestemmer hvor øynene vil plasseres. Når denne elektriske egenskapen endres, dannes øyet på forskjellige steder. Denne effekten kan ikke replikeres utenfor hodet av noen av de kjente 'mester' øyegenene.
Hvilke signaler kan beskrive 3 dimensjoner?
Hvordan skaper en celle først en form til et organ i fosteret og deretter opprettholder det hele livet, med mange nye celler som genereres? Signaler kan fortelle en celle om posisjon, størrelse, polaritet og orientering. Det er enten celle-til-celle-kommunikasjon, som i utgangspunktet er det nåværende forskningsmålet, eller et forhåndsformet felt eller organiseringsmal. 3D-prosessen i fosteret kalles morfogenese. Hver celle i embryoet må kjenne sin posisjon i forhold til andre og differensiere til den passende celletypen for den posisjonen.
Feltstrukturer i fysikk ligner på konseptet morfogenetisk felt. Et felt inneholder informasjon på hvert sted. Det inkluderer regulering på avstand. Gradienten er et begrep som allerede brukes i studier av utvikling. Aktuell forskning viser at elektriske potensialer og gradienter i rommet mellom cellene er en viktig informasjonskilde for celler, og kontrollerer bevegelsen av kjemiske signaler som serotonin og butyrat.
Elektriske felt styrer 3D-form av celler og organer
Mens både kjemiske og elektriske faktorer helt klart er relevante for å bestemme den tredimensjonale funksjonen og formene til celler, organer og skapninger, ser det ut til at et informasjonsfelt av noe slag ville være nødvendig for informasjonsnivået som trengs. Nyere forskning viser viktigheten av de elektriske potensialene, gradientene og feltene.
Blant teorier om hva bevissthet kan være, har informasjonsfelt blitt foreslått. Kanskje denne nåværende forskningen fremmer et slikt syn.
Lenker:
Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund