Forstå cellen: Den elementære byggesten, hvorfra livet opstår PlatoBlockchain-dataintelligens. Lodret søgning. Ai.

Forstå cellen: Den elementære byggesten, hvorfra livet opstår

I sin seneste bog fokuserer onkologen og den anerkendte forfatter Siddhartha Mukherjee sit narrative mikroskop på cellen, den elementære byggesten, hvorfra komplekse systemer og selve livet opstår. Det er koordinationen af ​​celler, der tillader hjerter at slå, specialiseringen af ​​celler, der skaber robuste immunsystemer, og affyring af celler, der danner tanker. "Vi er nødt til at forstå celler for at forstå den menneskelige krop," skriver Mukherjee. "Vi har brug for, at de forstår medicin. Men mest væsentligt har vi brug for cellens historie for at fortælle historien om livet og om os selv."

Hans konto, Cellens sang, læser til tider som en kunstfærdigt skrevet biologilærebog og til tider som en filosofisk traktat. Mukherjee starter med opfindelsen af ​​mikroskopet og cellebiologiens historiske oprindelse, hvorfra han dykker ned i cellulær anatomi. Han undersøger farerne ved fremmede celler som bakterier og ved vores egne celler, når de opfører sig forkert, bliver kapret eller fejler. Han bevæger sig derefter ind i mere komplekse cellulære systemer: blod og immunsystemet, organer og kommunikationen mellem celler. "Den menneskelige krop fungerer som et statsborgerskab af samvirkende celler," skriver han. "Opløsningen af ​​dette medborgerskab leder os fra velvære til sygdom."

Ved hvert trin er han omhyggelig med at trække en klar linje fra opdagelsen af ​​cellulære funktioner til det terapeutiske potentiale, de rummer. "Et hoftebrud, hjertestop, immundefekt, Alzheimers demens, AIDS, lungebetændelse, lungekræft, nyresvigt, gigt - alt kunne opfattes som resultaterne af celler eller cellesystemer, der fungerer unormalt," skriver Mukherjee. "Og alt kunne opfattes som loci af cellulære terapier."

Forståelse af, hvordan elektriske strømme påvirker neuroner, førte for eksempel til eksperimenter med dyb hjernestimulering til behandling af humørsygdomme. Og T-celler, "dør-til-dør-vandrerne", der rejser gennem kroppen og jager efter patogener, bliver trænet til at bekæmpe kræft da læger bedre forstår, hvordan disse vandrere skelner mellem fremmede celler og "selvet".

Mukherjee, der vandt en Pulitzer-pris for sin bog fra 2010 Alle Sygdommes Kejser, er en engagerende forfatter. Han udvælger dygtigt de menneskelige karakterer og de idiosynkratiske historiske detaljer, der vil fange læserne og holde dem gennem de mere tørre tekniske sektioner. Tag for eksempel hans lange foredrag om amatører og akademiske videnskabsmænd, der legede med tidlige mikroskoper. Blandt beskrivelser af linser og små akademiske slagsmål (nogle ting, ser det ud til, er evige), tilføjer Mukherjee den liflig utuktige anekdote, at den hollandske handelsmand og mikroskopentusiast Antonie van Leeuwenhoek i det 17. århundrede trænede sine kikkerter på bl.a. egen sæd og sæden fra en person, der er smittet med gonoré. I disse prøver så Leeuwenhoek, hvad han kaldte "en genital animalcule", og hvad vi nu kalder spermatozoer, "bevæger sig som en slange eller en ål, der svømmer i vand."

Ligesom Mukherjee tegner klare forbindelser mellem videnskabelige opdagelser og potentielle terapeutiske midler, udmærker han sig også ved at vise den store indsats ved disse behandlinger ved at trække på casestudier og levende eksempler fra patienter, han har set i løbet af sin karriere. Der er Sam P., der joker med, at hans hurtige kræft vil sprede sig, når han går på toilettet; og MK, en ung mand, der er hærget af en mystisk immunforstyrrelse, hvis far vandrede gennem sneen til Bostons North End for at købe sin søns yndlingsfrikadeller og fragte dem til hospitalet.

Og der er Emily Whitehead, der som barn led af leukæmi, og hvis celler opbevares i en fryser opkaldt efter "The Simpsons"-karakteren Krusty the Clown. Nogle celler blev genetisk modificeret til at genkende og bekæmpe Whiteheads sygdom. Succesen med den terapi, kaldet VOGN, indvarslede en ændring i kræftbehandlinger, og Whitehead blev det mirakuløst sunde resultat af århundreders videnskabelige undersøgelser. "Hun legemliggjorde vores ønske om at komme til cellens lysende hjerte, for at forstå dens endeløst fængslende mysterier," skriver Mukherjee. "Og hun legemliggjorde vores smertefulde stræben efter at være vidne til fødslen af ​​en ny slags medicin - cellulære terapier - baseret på vores dechiffrering af cellernes fysiologi."

Som om strejftogter i onkologi, immunologi, patologi, videnskabens historie og neurobiologi ikke var nok, kommer Mukherjee også til virkelig store spørgsmål om etikken i cellulære terapier, betydningen af ​​handicap, perfektionisme og accept i en verden, hvor alle fysiske træk kan blive ændret - og endda selve livets natur. "En celle er livets enhed," skriver han. "Men det rejser et dybere spørgsmål: Hvad er 'liv?'i"

På nogle måder er cellen det perfekte fartøj til at rejse ned ad disse mange snoede, divergerende og krydsende stier. Celler er stedet for nogle utrolige historier om forskning, opdagelse og løfter, og Mukherjee giver sig selv rigelig plads til at undersøge en bred vifte af biologiske processer og indgreb. Men i forsøget på at omfatte alt, hvad celler kan være og gøre – både metaforisk og bogstaveligt – ender Mukherjee med at undlade at udforske disse dybe spørgsmål fuldt ud på en tilfredsstillende måde.

Det hjælper ikke, at han læner sig så meget op af metaforer. Cellen er en "afkodningsmaskine", en "delemaskine" og et "uvant rumfartøj." Han sammenligner celler med "legoklodser", "korporaler", "skuespillere, spillere, gørere, arbejdere, bygherrer, skabere." T-celler alene beskrives som både en "gumshoe-detektiv" og en "oprørende skare, der udsluger inflammatoriske pjecer på en amok." For ikke at nævne de mange cellemetaforer, Mukherjee citerer fra andre. At skabe billeder, som læsere kan forstå, er en uvurderlig del af enhver videnskabsforfatters spillebog, men så mange billeder kan også være distraherende til tider.

Det sidste afsnit beskæftiger sig med implikationerne af forbedrede mennesker, der drager fordel af cellulært manipulation. Disse "nye mennesker" er ikke cyborgs eller mennesker forstærket med superkræfter, præciserer Mukherjee. Da han introducerede ideen i begyndelsen af ​​bogen, skriver han: "Jeg mener et menneske, der er genopbygget på ny med modificerede celler, som ser ud og føles (for det meste) som dig og mig." Men ved at konstruere stamceller, så en person med diabetes kan producere deres egen insulin eller implantere en elektrode i hjernen på en person, der lider af depression, hævder Mukherjee, at vi har ændret dem på en grundlæggende måde. Mennesker er en sum af deres dele, skriver han, men celleterapier krydser en grænse og transformerer mennesker til en "ny sum af nye dele."

Dette afsnit gentager et berømt filosofisk tankeeksperiment om Theseus skib. Theseus forlod Athen i et træskib, der i løbet af en lang rejse skulle repareres. Sømænd fjernede rådnende træ og erstattede de knækkede årer. Da skibet vendte tilbage, var der ikke noget af det originale træ tilbage. Filosoffer har diskuteret skibets natur i århundreder: Er det reparerede skib det samme som det, der forlod Athen, eller er det et helt nyt skib?

Det samme spørgsmål kan blive stillet til Mukherjees "nye mennesker." Hvor mange celler skal ændres for at gøre os nye? Betyder visse celler mere end andre? Eller besidder mennesker en eller anden form for iboende integritet – en samvittighed, en sjæl – der påvirker disse beregninger?

Mukherjee når aldrig helt frem til et svar, men hans bogs titel kan hentyde til en, der minder om Walt Whitmans Sang af mig selv, en ode til væsenernes indbyrdes forbundethed. Mukherjee opfordrer videnskabsmænd til at opgive "atomismen" med kun at undersøge isolerede enheder - det være sig atomer, gener, celler - til fordel for en omfattende tilgang, der værdsætter hele et system eller et væsen. "Multicellularitet udviklede sig igen og igen, fordi celler, mens de beholdt deres grænser, fandt flere fordele ved statsborgerskab," skriver han. "Måske skulle vi også begynde at bevæge os fra den ene til de mange."

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den Undark. Læs oprindelige artikel.

Billede Credit: Torsten Wittmann, University of California, San Francisco via NIH på Flickr

Tidsstempel:

Mere fra Singularitet Hub