Denis Noble i Nature: "Tid til å innrømme gener ikke er blåkopien for livet"
Av Casey Luskin, 16. februar 2024. Oversatt herfra

Bilde 1. Dennis Noble

I november i fjor vurderte jeg (Luskin) en artikkel i Bioessays som erklærte et Kuhnsk "paradigmeskifte" bort fra begrepet søppel -DNA -lenke. Den artikkelen hevdet overbevisende at vi må forlate forestillingen om at gener bare lager proteiner, fordi genomet vårt er fullt av 'RNA-gener' som produserer RNA, som utfører viktige funksjoner.

Nå påkaller en annen banebrytende artikkel i Nature av Oxford emeritus -biolog Denis Noble, en stor "revurdering" i biologi ved å hevde at "det er på tide å innrømme at gener ikke er masterplanen for livet" -lenke, fordi dette "synet på biologi, ofte presentert for publikum, er forenklet og utdatert." Noble gjennomgår en ny bok, How Life Works, av Philip Ball.

Dette er ikke for å si at gener ikke er viktige for livet - selvfølgelig er de det. Det er at de ikke er den grunnleggende blåkopien som kontrollerer en organisme. I en overraskende vri, argumenterer Noble faktisk for at organismen kontrollerer genomet! Før vi kommer dit, må vi gjennomgå noen av Nobels slående diskusjoner om livets kompleksitet.

Livet er komplisert
De som vandrer i det intelligente design (ID) -miljøet, vet at vi ofte har sammenlignet biologiske systemer med maskiner. Nå har vi aldri tenkt å si at levende organisme bokstavelig talt er maskiner-men heller at maskinlignende strukturer eksisterer i levende organismer, sammen med mange andre funksjoner, som kanskje ikke kan sammenlignes med maskiner. Ideen om at livet inneholder maskinlignende struktur ble veltalende forklart av tidligere president for U.S. National Academy of Sciences Bruce Alberts, som berømt skrev i tidsskriftet Cell:

"Hele cellen kan sees som en fabrikk som inneholder et forseggjort nettverk av sammenlåsende samlebånd, der hver er sammensatt av et sett med store proteinmaskiner .. Hvorfor kaller vi de store proteinenhetene som underbygger cellefunksjon, proteinmaskiner? Nettopp fordi disse proteinsamlingene, lik maskiner som er oppfunnet av mennesker, for effektivt å håndtere den makroskopiske verden, inneholder svært koordinerte bevegelige deler.

Nobles nåværende Nature artikkel er tilsynelatende uenig i Alberts bruk av maskinmetaforer for biologi. Jeg tror metaforen fremdeles fungerer i mange tilfeller, men før vi utforsker Nobles syn, må det forstås at grunnen til Nobels uenighet om maskinmetaforer ikke er at livet er mindre sammensatt enn maskiner, men heller fordi det er mer komplisert og maskin sammenligningen ikke klarer å fange opp den sanne naturens utrolige kompleksitet. Her er hva Noble skriver:
For alt for lenge har forskere vært fornøyd med å benytte den late metaforen, om levende systemer som fungerer ganske enkelt som maskiner, sier vitenskaps-forfatter Philip Ball i "How Life Works". Likevel er det viktig å være åpen om kompleksiteten i biologien - inkludert det vi ikke vet - fordi offentlig forståelse påvirker politikk, helsehjelp og tillit til vitenskap. "Så lenge vi insisterer på at celler er datamaskiner og gener er deres kode," skriver Ball, kan livet like godt være "drysset med usynlig magi". Men, virkeligheten "er langt mer interessant og fantastisk", som han forklarer i denne 'må-lese' håndboken for både biologer og ikke-biologer.
Jeg tror ikke at Noble sier at sammenligningen mellom liv og datamaskiner, eller maskiner, er helt upassende eller helt irrelevant for alt vi finner i biologi. Snarere, tar jeg ham for å si at livet er "langt mer interessant og fantastisk" enn ideen om at livet bare er en datamaskin, eller en maskin. Hvis det er det han sier, så er jeg (Luskin) helt enig.

Bilde 2. Celler inneholder mange ulike reguleringskoder

Proteiner mer komplekse enn opprinnelig trodde
Et annet område der Noble hevder at biologiske systemer er mer komplekse enn ofte verdsatt er "Iboende Uordnede Proteiner" (IUP-er) -proteiner som ikke har en stabil tredimensjonal form. Brian Miller og jeg skrev om IUP -er i et svar til kritikere av Douglas Axe som ble lagt ut i fjor -her:
Venema (2018) siterer Iboende Uordnede proteiner (IUP -er), og bemerker at de "ikke trenger å være stabilt foldet for å fungere" og representerer derfor en type protein med sekvenser som er mindre strengt begrenset, og antagelig har lettere for å utvikle seg. Likevel fullfører IUP-er helt ulike typer roller (f.eks. binde seg til flere proteinoverflater) sammenlignet med proteinene med veldefinerte strukturer som Axe (2004) studerte (f.eks. avgjørende enzymer involvert i katalysering av spesifikke reaksjoner). Axe (2018) svarer også ved å merke seg at Venema (2018) underdriver kompleksitet til IUP-er.

Axe (2018) svarer også ved å påpeke at IUP-er ikke er helt uutfoldet, og "et bedre begrep" ville være å kalle dem "betinget foldede proteiner". Axe (2018) bemerker videre at en større gjennomgangs-oppgave om IUPer, sitert av Venema (2018) viser at IUP-er er i stand til å folde seg - de kan gjennomgå "koblet sammenleggbarhet og binding"; Det er en "mekanisme som forstyrrede interaksjonsmotiver assosieres med og foldes ved binding til sine mål" (Wright og Dyson 2015). Denne artikkelen bemerker videre at IUP-er ofte ikke utfører sine funksjoner ordentlig, etter å ha erfart mutasjoner, og antyder at de har sekvenser som er spesielt skreddersydd til sine funksjoner: "Mutiasjoner i IUP-er eller endringer i deres cellulære forekomst, er assosiert med sykdom"(Wright and Dyson 2015). I lys av kompleksiteten til IUP-er, konkluderer Axe (2018):
"Hvis Venema (2018) avbilder disse betingede foldene, som enkle evolusjonære tilknytninger til mutasjon og seleksjon, for å lage ubetinget foldede proteiner, tar han stygt feil. Begge typer proteiner er i arbeid i celler på en sterkt orkestrert måte, som begge krever akkurat den rette aminosyresekvensen for å utføre sine komponentfunksjoner, der hver høynivåfunksjon tjener hele organismen. (Axe 2018) "

Nobles essay gir en direkte bekreftelse av vårt syn på IUP-er som dynamisk, multifunksjonelle systemer. Ja, IUP-er kan ta i bruk forskjellige tredimensjonale strukturer, men det er ikke fordi formen deres ikke betyr noe, men heller fordi de kan bytte fra en form til en annen, lik små transformatorer-for å utføre forskjellige funksjoner. Og formen er utvilsomt viktig for deres rette funksjon i hvert tilfelle. Nobles beskrivelse av IDP -er er slående:
"En annen metafor som Ball kritiserer, er den av et protein med en fast form som bindes til målet, som lik hvordan en nøkkel passer inn i en lås. Mange proteiner, påpeker han, har uordnede domener - seksjoner hvis form ikke er fast, men endres konstant.

Denne 'merkverdighet og ikke-presisjon' er ikke slurvete design, men et essensielt trekk ved protein-interaksjoner. Å være uordnet gjør proteiner til 'allsidige kommunikatører', i stand til raskt å besvare endringer i cellen, ved å binde seg til forskjellige partnere og overføre ulike signaler, avhengig av omstendighetene. For eksempel kan proteinet akonitase bytte fra metabolisering av sukker til å fremme jerninntak for røde blodlegemer ved mangel på jern. Nesten 70% av proteindomenene kan være uordnet."

Med andre ord, IUP-er kan skifte fra en form til en annen, som svar på miljøkoder eller signaler de møter, og dette lar dem utføre flere viktige funksjoner. Nok en gang ser kompleksiteten i livet ut til å være større enn vi forventet.
Men hva er implikasjonene av alt dette for evolusjon?

Å stille spørsmål ved klassiske synspunkter på evolusjon
I sin anmeldelse sier Noble rett ut at "klassiske synspunkter på evolusjon også bør stilles spørsmål ved." Nå er for sikkerhets skyld Noble en evolusjonist, og ikke en ID -talsmann. Men han virker åpen for raskere evolusjonsformer, som fra vårt ståsted i ID -samfunnet virker forhåndsprogrammert til å gi gunstige resultater, som kommer organismen til gode.

Her er hva han skriver:
"Evolusjon blir ofte sett på som "en langsom affære for å la tilfeldige mutasjoner endre en aminosyre til en annen og se hvilken effekt den gir". Men faktisk består proteiner vanligvis av flere seksjoner som kalles moduler, - omskifting, duplisering og fikling med disse modulene er en vanlig måte å produsere et nyttig nytt protein."
Noble mener også at det er plass for "agentur og formål" innen biologi. Han snakker ikke om den intelligente utformingen av livet, ved en ekstern agent, men han erkjenner at mye innen biologi er målrettet, og bemerker at flere eksperter nå argumenterer for at ".. agentur og formål er definitive egenskaper ved livet, som har blitt oversett i konvensjonelle gensentriske syn på biologi." Igjen, dette er ikke den moderne teorien om intelligent design, men når vi først begynner å tillate agentur og formål i vår forståelse av hvordan livet fungerer, tar vi viktige skritt for å kunne gjenkjenne design i biologi.

Bildee 3. Det er ikke bare Darwin som har vært i tvil om hans teori

Så hvor er blåkopien?
Noble tilbyr forskjellige bevislinjer for at livets 'blåkopi' ikke kan finnes i DNA. Han bemerker eksempler der hundrevis av gener er involvert i utviklingen av visse sykdommer, noe som antyder at "det er en enorm forenkling ... å si at gener forårsaker denne egenskapen eller den sykdommen." I stedet for genomer som kontrollerer organismen, bemerker Noble at organismen i seg selv kan "kontrollere genomene sine" - noe som antyder at genom ikke er grunnlaget for livet:

"Ball er ikke alene om å etterlyse en drastisk omtenkning av hvordan forskere diskuterer biologi. Det har vært en mengde publikasjoner i dette henseendet, det siste året, skrevet av meg (Noble) og andre. Alle skisserer grunner til å omdefinere hva gener gjør. Alle fremhever de fysiologiske prosessene hvorved organismer kontrollerer sitt genom."

Hvis "organismens kontrollerer sine genomer" snarere enn det klassiske reduksjonistiske synet på at genomer bestemmer organisme, er det kanskje på tide med en radikal "revurdering" av hvordan biologi fungerer. Her er Nobels fremtidsvisjon:
"Til syvende og sist konkluderer Ball med at "vi er ved begynnelsen av en dyp omtenkning av hvordan livet fungerer". Etter mitt syn er 'begynnelsen' stikkordet her. Forskere må passe på å ikke erstatte et gammelt sett med dogmer med et nytt. Det er på tide å slutte å late som om det, gi eller ta noen få biter og brikker, vi vet hvordan livet fungerer. I stedet må vi la ideene våre utvikle seg etter hvert som flere funn blir gjort i løpet av de kommende tiårene. Å sitte i usikkerhet, mens du jobber for å gjøre disse funnene, vil være biologiens store oppgave i det tjueførste århundre."

Nobles visjon om en biologi er et (fagfelt) der dogmer blir forkastet, nye ideer blir vurdert, agentur og formål er anerkjent, celler er mer komplekse enn datamaskiner og maskiner, proteiner er som miniatyr-transformatorer, og organismen kontrollerer genomene sine, er svært kompatible med intelligent design - visselig langt mer kompatibel enn den biologiske tankegangen de siste hundre årene. Dette betyr at biologi beveger seg i riktig retning.

Bilde 4. Casey Luskin

Casey Luskin er geolog og advokat med høyere grad i vitenskap og jus, som gir ham ekspertise i både de vitenskapelige og juridiske dimensjonene av debatten om evolusjon. Han fikk sin doktorgrad i geologi fra University of Johannesburg, og BS- og MS-grader i geovitenskap fra University of California, San Diego, hvor han i utstrakt grad studerte evolusjon, både på hoved- og lavere nivå. Hans jusgrad er fra University of San Diego, hvor han fokuserte studiene på første Amendment, utdanningslov og miljørett.

Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund