Naturlig maskineri opererer uten inngrep, men hvordan?
David Coppedge; May 13, 2022
Oversatt herfra.

På Francis Bacons tid var det lett å overforenkle naturen. Elizabethanske forskere begynte å forestille seg en verden som gikk som en maskin. Robert Boyle var en sterk talsmann for den mekanistiske filosofien. Snart forsterket Isaac Newtons urverks-himmel forestillingen om at alt Skaperen måtte gjøre var å trekke det opp og la det gå helt av seg selv. Fra Boyle til Babbage viste den newtonske revolusjonen veien for vitenskapelig fremgang: bare avdekke naturlovene som får universet til å virke.
På slutten av 1700-tallet og inn i viktoriansk tid var mekanisk filosofi tilstrekkelig i seg selv. En original designer kunne kanskje tenkes, men etter hvert som vitenskapen utviklet seg, hadde Den opprinnelig Beveger mindre og mindre å gjøre. Noen hevdet at det var en fornærmelse mot urmakeren å antyde at han måtte gripe inn og fikse klokken.

Bilde 1. Kinesin nanomolekylær maskin på vandring med last

Så kom molekylærbiologien, og vi fant ut at klokkene er ekte. Bokstavelige maskiner laget av molekyler får livet til å fungere. Samtidig grydde dataalderen og vi lærte litt om programmering. Nå er robotalderen her. Vi kommer til å trenge en ny filosofi: en som kan håndtere realiteter som Elizabeth-ianere og Viktorianerne aldri kunne ha forestilt seg.
Det er viktig å merke seg at vi ikke snakker om mekanistisk eller reduksjonistisk filosofi. Se Jay Richards sin avklaring -her. Vi søker en forklaring på hvordan naturlig maskineri kan fungere uten kontinuerlige inngrep.

Ekte klokker
Paleys 'ur på en hede' var bare en analogi i 1805. Nå kan vi se ekte biologiske klokker med fantastisk design og presisjon i livets celler. Current Biology snakker om "uventede biokjemiske tannhjul" i en cyanobakterie, og å bruker fritt ordet 'klokke' så vel som 'oscillator', 'regulator' og 'bryter' Døgnklokken går på en mye langsommere tidsplan enn de fleste cellulære reaksjoner. Den er kalibrert til 24-timers dag-natt-syklusen, og holder konstant tid, selv når temperaturen endres. Det ville vært forbløffende for Paley eller Bacon å vite at en oscillerende maskin med tre proteiner finnes i en så liten organisme. Hos høyere virveldyr er biologiske klokker enda mer forseggjort.

Ekte motorer
Er dette den lille motoren som kan? Penn State News finner ut at 'små motorer' av kinesin (se animasjonen vår -lenke https://www.youtube.com/watch?v=gbycQf1TbM0 ) kan gjøre mer enn antatt på mikrotubulisporene sine. Disse små gå-robotene, en titusendel av diameteren til et menneskehår, går ikke bare langs sporene, men hjelper dem å vokse. Når kinesin-5 stopper ved enden av en mikrotubuli, "genererer den skyvekrefter, som skyver mikrotubuli fra hverandre og i hovedsak lar motoren mikrotubuli vokse."

Ekte solcellepaneler, kvalitetskontroll og resirkulering
Salk Institute kaller kloroplaster "solpaneler" og avslører hvordan cellen overvåker dem med en 'kvalitetskontroll' som kan 'resirkulere' delene av skadede kloroplaster. Legg merke til det mekaniske ordet: de avdekket "hvordan planter trives ved å bruke en naturlig mekanisme for å resirkulere kloroplaster."

Ekte stressmestring
En annen "fundamental biologisk mekanisme" er beskrevet av biovitenskapsmenn ved Universitetet i Heidelberg. I et vanlig laboratorieanlegg fant de ut at proteiner er "ytterligere tilpasset" etter at de er produsert "for deres spesifikke jobber." I ett tilfelle de studerte, regulerer kjemiske merker stressresponsen på tørke, ved å lukke stomata og forlenge primærroten.

Virkelig koordinert timing og montering
Forskere ved Virginia Tech fant at under utviklingen er "timing virkelig alt." De bruker musikk som en analogi:
Alle som har spilt i et band eller orkester vet at det å spille til rett tid skaper musikk, mens det å spille i utakt skaper kakofoni. I et orkester kan hver spiller være ustemt når de varmer opp, men til slutt må alle spillere nå samme tonehøyde, rytme og timing, for å produsere et levedyktig musikkstykke.
De fant noe lignende i delende celler. Akkurat som livemusikere kan kompensere for andre spilleres endringer i tempo, "modulerer celler den nøyaktige timingen når viktige cellulære hendelser skjer, bremser ned eller øker hastigheten for å sikre at alt spiller sin rolle til rett tid." De var "overrasket over å se hvor mye startbetingelsene for hver celle kunne variere og fortsatt føre til det samme resultatet," heter det i artikkelen.

Er det bare en analogi å kalle et ribosom en 'protein-fremstillingsfabrikk'? Spør forskerne ved Rockefeller University, som mener 'fabrikk' er en passende beskrivelse:
Ribosomer, de molekylære fabrikkene som produserer alle proteinene en celle trenger for å vokse og fungere, består selv av mange forskjellige proteiner og fire RNA. Og akkurat som det må bygges et samlebånd før det kan produsere biler, må disse bittesmå fabrikkene bygges før de kan sette sammen proteiner.

Ekte mobile fabrikker
Rockefeller er ikke alene om å bruke ordet fabrikk - bare at den de fant unngikk oppdagelse til nå. "Salk-forskere oppdager proteinfabrikker skjult i menneskelige hoppende gener," heter det i en nyhet fra Salk Institute. Forskere fant en tredje åpen leseramme (ORF0) i visse hoppende gener kjent som LINE-1-elementer.
"Hoppende gener med ORF0 er i utgangspunktet proteinfabrikker med hjul," sa de. Det faktum at de anser 'evolusjon' som sjåføren av bussen, avviser ikke det faktum at de er ekte maskiner som må fungere ordentlig, ellers kan det forårsake sykdom. Og det er 3500 av disse "fabrikkene med hjul" i det menneskelige genomet.

Ekte reparasjonsstasjoner
Kjernemembranen fikk ny respekt fra forskere ved University of South California da de fant ut at det er mye mer enn "bare en beskyttende boble" rundt kjerne-materiale. Et team ved USC har dokumentert "hvordan ødelagte tråder av en del av DNA kjent som heterokromatin, blir dratt til kjernemembranen for reparasjon." Ved den indre veggen av kjernemembranen, "reparerer en trio av proteiner bruddet i et trygt miljø, der det ikke ved et uhell kan bli viklet sammen med feil kromosomer." (Oppdagelsen ble gjort i bananfluer.)
Når det gjelder heterokromatin, har denne "mystiske delen av genomet" som består av repeterende elementer blitt forfremmet fra "søppel-DNA" til superhelt (se ordet "mekanisme"):
Grunnen til at vi ikke opplever tusenvis av kreftformer hver dag i kroppen vår, er fordi vi har utrolig effektive molekylære mekanismer som reparerer de hyppige skadene som oppstår i vårt DNA. Men de som fungerer i heterochromatin er ganske ekstraordinære.

Bilde. Topoisomerase -reparasjonsmekanisme

Ekte reparasjonsmaskiner
Vi ser "mekanisme" også brukt for å beskrive en "ny klasse av DNA-reparasjonsenzym" funnet av forskere ved Vanderbilt University. Dette legger til det samme arbeidet som fikk en Nobelpris tidligere i år. Dette enzymet har noen "bemerkelsesverdige egenskaper," sa de, for eksempel evnen til å finne skade indirekte uten faktisk å kontakte lesjonen, og evnen til å fikse større lesjoner enn andre reparasjonsmekanismer kan.
"Oppdagelsen vår viser at vi fortsatt har mye å lære om DNA-reparasjon, og at det kan være alternative reparasjonsveier som ennå ikke er oppdaget. Det viser oss absolutt at et mye bredere spekter av DNA-skader kan fjernes på måter som vi ikke trodde var mulig, sa Eichman. "Bakterier bruker dette til sin fordel for å beskytte seg mot de antibakterielle midlene de produserer. Mennesker kan til og med ha DNA-reparasjonsenzymer som fungerer på lignende måte for å fjerne komplekse typer DNA-skader.

Ekte formingsmaskineri

Nonsens-Mediert mRNA-Forfall (NMF) er beskrevet i Nature Reviews: Molecular Cell Biology som "et intrikat maskineri som former transkriptomer." -lenke Sammendraget nevner "intrikate trinn" i denne prosessen, 'cellulær kvalitetskontroll' og NMDs evne til å "dynamisk justere transkriptomene og proteomene deres til forskjellige fysiologiske forhold."

Ekte emballasje
En gradsstudent ved MIT -lenke, studerer hvordan celler pakker to meters DNA inn i en cellekjerne. Det er som å "prøve å passe 38 km med streng i en tennisball," sier Abe Weintraub. Han er fascinert av det faktum at "DNA blir pakket tett i organiserte løkker, i stedet for å bli tilfeldig stappet inn i cellekjerner." Den spesifikke 3D-organisasjonen ser ut til å påvirke funksjonaliteten, fordi feil forårsaker kreft og andre sykdommer.

Filosofiske implikasjoner
Dette er noen nyere eksempler på 'maskinpraten' som strømmer ut av laboratorier rundt om i verden. Dette er ikke bare billedlig språk for 'natur' slik viktorianerne brukte. Det er observasjon og beskrivelse av realiteter de tidlige mekaniske filosofene ikke kunne ha forestilt seg. Og det er overalt. Maskinprat driver en eksplosjon av oppdagelser i vitenskapen.
Den gamle mekaniske filosofien er håpløst utilstrekkelig for disse realitetene. Grunnen? Vi vet fra vår erfaring at ustyrt naturlov ikke produserer maskiner, fabrikker og kvalitetskontroll. Noe annet er nødvendig: informasjon.

Santa Fe Institute identifiserer denne kritiske delen av den nye filosofien fra det 21. århundre. En arbeidsgruppe møttes for å diskutere spørsmålet "Hvilke fysiske prinsipper forutsier livet?" De satte spørsmålet i sterkt perspektiv:
-Vi er fordypet i livet her på jorden, men liv finnes ikke på månen. Den har heller ikke oppstått, så vidt vi vet, noe annet sted i solsystemet. Hvorfor utløser noen fysiske miljøer liv, og hvorfor ikke andre?
Det er ikke nok å si at månen ikke har vann:
-Hvis jorden virkelig bruker sollys til å konvertere en uordnet klump av masse og energi til organiserte levende ting, hvorfor kan ikke månen, jordens nærmeste nabo, gjøre noe lignende ved å bruke forskjellige mekanismer?

Dette innebærer at "naturlover" alene er utilstrekkelige for å forklare forskjellen. David Wolpert var på plass for å dele et viktig forslag:
-En del av svaret, sier Wolpert, kan ligge i informasjonsteori. I tillegg til å være sentral i moderne biologers forståelse av evolusjon, overlapper informasjonsteori sterkt med termodynamikk, fysikkområdet som er opptatt av hvordan ulike typer indre energi i et system (som varme og lagret kjemisk energi) kan bli påvirket av verden utenfor.
I et videoklipp utdyper Wolpert dette temaet. Tilsynelatende syntes mange andre i arbeidsgruppen at det var en lovende tankevei.
"I mange samtaler og diskusjoner dukket informasjonsflyten mellom ulike organisasjonsskalaer opp som et viktig tema og åpent spørsmål," sier O'Dwyer. "Vi ser frem til fremtidig samarbeid om hver av disse ideene."

Willaim Dembskis bok 'Being as Communion' ville fungere som en fin diskusjonsstarter. Wolpert kommer så nær, men er fortsatt så langt fra å forklare det han satte seg fore å forklare: hvorfor månen skiller seg fra jorden. Han snakker om informasjonsflyt gjennom systemet, men månen får akkurat det samme sollyset som jorden gjør. Og han definerer aldri hva informasjon er, eller hvor den kommer fra. Det er her intelligent design kan tilby ekte, innholdsmessig innsikt.

Informasjon er nøkkelen til en 'mekanisk' filosofi for det 21. århundre. Vi vet det, fordi vi har lang erfaring med å produsere informasjon og påtvinge det materie. Vi bygger datamaskiner. Vi lager roboter. Vi lager klokker og lastebiler og fabrikker. Faktisk kan vi til og med lage maskiner som lager andre maskiner, og roboter som i økende grad ser ut og fungerer som oss.

Maskinene våre kan gå som et urverk, ikke fordi vi skinte sollys på en 'ikke-ordnet klump' og ventet på at naturlovene skulle ta sin ikke-styrte kurs, men fordi vi tilførte klumpene informasjon. Og siden vi vet at intelligens var den sanne årsaken som resulterte i at klumpene av råmateriale ble til Steinway-pianoer, Toyotas robot-samlebånd og New Horizons romfartøyer, er det en grunngitt slutning at intelligens er den sanne årsaken bak atomer som blir kinesiner, ribosomer, og døgntidsklokkeproteiner.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert i 2015

DAVID COPPEDGE
David Coppedge er en frilans vitenskapsreporter i Sør-California. Han har vært styremedlem i Illustra Media siden grunnleggelsen og fungerer som deres vitenskapskonsulent. Han jobbet ved NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i 14 år, på Cassini-oppdraget til Saturn, til han ble kastet ut i 2011 for å dele materiale om intelligent design, en diskriminerende handling som førte til en nasjonalt publisert rettssak i 2012. Discovery Institute støttet saken hans, men en ensom dommer dømte ham mot ham uten forklaring. En naturfotograf, friluftsmann og musiker, David har B.S. grader i realfagsutdanning og i fysikk og holder presentasjoner om ID og andre vitenskapelige emner.