Minun kaltaiset biolääketieteen tutkijat tutkivat terveyden ja sairauksien mekaanisen perustan. Pitkässä uralla, joka työskentelee taajuuksien löytämispäässä, olen ollut etuoikeutettu elämään läpi ja antamaan pienen panoksen poikkeukselliselle (ja jatkuvalle) vallankumoukselle lääketieteen ymmärtämisessä ja ihmisten hyvinvoinnissa.

Tarkkailun ja kokeilun yhdistelmää käytettäessä olen kiinnittänyt erityistä huomiota siihen, miten virukset tappavat ja tarkemmin sanoen, miten erityinen (tai adaptiivinen) immuunivaste suojelee meitä, varsinkin jos rokotetaan.

Peräkkäisten käsitteellisten läpimurtojen ohella erilaiset häiritsevät tekniikat ovat muuttaneet minun kaltaisten tautien etsivien työelämän. Äskettäin ajattelumme määräävät yhä enemmän tarve osallistua massiivisiin tietokokonaisuuksiin.

Tässä ja monissa muissa mielissä puhumme monimutkaisesta kielestä, joka ulottuu niin erilaisiksi kuin syöpätutkimus, eläinten ekologia ja ilmastotiede.

Itse asiassa monipuoliset luonnontieteiden kuulustelut, joita kutsumme tiedoksi, tulevat yhteen rikkaaseen ja toisiaan informatiiviseen älylliseen kuvakudokseen. Välttämällä teknisiä yksityiskohtia, yritän viedä sinut hieman tien varrella.

Herkkä kuvakudos

Yksikään tiedemies ei toimi yksin. Viimeisten 25-vuosien tai sitä pidempien vuosien aikana tutkimusohjelmat, joihin olen osallistunut, ovat pitkälti olleet huolissaan siitä, miten nisäkkäiden isäntävaste (hiiret ja ihmiset) käsittelee A-viruksia (IAV), jotka aiheuttavat säännöllisiä epidemioita ja pandemioita.

Kuten kaikki virukset, IAV: t ovat pakollisia solunsisäisiä loisia; ne kasvavat vain elävissä soluissa ja ovat huomattavasti vähemmän monimutkaisia ​​kuin olemme. Kun ajatellaan proteiineja, kaiken elämän perusrakenteita, IAV: t muodostuvat kahdeksan RNA-geenisegmentin koodaamista 11-proteiineista, kun taas ihmisillä on enemmän kuin 20,000-proteiineja, jotka 20,000 on määrittänyt 25,000-DNA-geeneille.

Ihmisen genomi sisältää myös paljon, mitä ajateltiin olevan aikaa ”Roskaa” DNA, mutta nyt tiedetään, että sillä on kaikenlaisia ​​erilaisia ​​sääntely- ja muita toimintoja.

Kun biologia on todella monimutkainen, kun ilmeisen yksinkertainen flunssavirus tartuttaa meidät. Geenit kytkeytyvät päälle ja pois, virukset ja isäntäproteiinit, hengitysteiden solut tuhoutuvat, meistä tulee kuumeisia, hengitysvaikeuksia, toivottavasti toipumme ja tuntuu jälleen hyvältä. Ja jo ennen kuin olemme kliinisesti sairaita, uusia viruspartikkeleita kootaan ja siirretään (pisaroiden kautta hengityksessämme) niille, jotka ovat lähellä.

Se, mitä tutkija yrittää valaista, on taustalla olevien solujen dynamiikan ja molekyylimekanismien yksityiskohta. Kun ymmärrämme nämä prosessit, voimme mahdollisesti yhdistää uusia asiantuntijoita, kehittää parempia terapioita (lääkkeitä) ja ennaltaehkäiseviä strategioita (rokotteet), vaikka se todennäköisesti kestää kymmenen tai enemmän.

Kun lahjakkuus tulee tähän yhtälöön, se tunnistaa uuden löydön siitä, mitä se on, ja sitten pyytää oikeaa kysymystä mennä pitemmälle tiellä. Joillakin ihmisillä on tämä kapasiteetti, jotkut eivät, ja se ei välttämättä tarkoita koko "tavaraa". Henkilö, joka on loistava tieteenopettaja, ei välttämättä ole suuri tutkija. Tutkijat eivät useinkaan pidä televisiossa näkyvistä polymath-munakannoista.

Biologeilla on joskus suuria ideoita, kuten käsitys siitä, että "roskapostin DNA: lla" on oltava tehtävä. Pääasiassa me olemme sekä käsityöläisiä että (usein kapeita) ajattelijoita, jotka pitävät nenämme lähellä maata ja käyttävät sekä kokeiden laitetta (hiiren tarttumista influenssaan) että mitä tapahtuu todellisessa maailmassa (influenssan tutkiminen) pandemia) ilmoittamaan meille.

Perussääntönä on tarkastella "itse asiaa", jota luonto ohjaa. Suuri osa intensiivisestä älyllisestä toiminnasta, joka luonnehtii tutkimusbiologin elämää, koskee itse asiassa sitä, että yritetään selvittää, mitä tiedot kertovat meille.

Ja usein on niin, että suuret löydöt noudattavat joitakin keskeisiä teknisiä edistysaskelia kuin eureka-hetkiä. Uusien ja parempien tietojen avulla voimme siirtyä "läpi lasin tummasta" näkyvyydestä suurempaan selkeyteen. Tältä osin immunologian alaani ovat hyvin velkaa fyysikoille, insinööreille ja matemaatikoille, jotka valmistavat ja ohjelmoivat koneita.

Tieteelliset kentät vaihtelevat organisatorisesti. Fyysikot esimerkiksi erottuvat teoreetikoiksi ja kokeilijoiksi - jako, joka ei ole osoittautunut hyödylliseksi biologiassa. Teoreettiset fyysikot esittävät suuria ideoita - kuten Higgsin bosoni, mustat aukot ja pimeä aine - Mutta meidän biologimme ovat välttämättä paljon vaatimattomampia ja perusteltuja ajattelumme.

Vaikka loppujen lopuksi kaikki elävät tai elämättömät asiat noudattavat fysiikan lakeja, ne eivät ole useimpien biolääketieteen tutkijoiden mielessä eturintamassa.

Eräänä poikkeuksena on rakenteelliset biologit tai kristallografit, jotka perinteisesti käyttivät röntgensäteitä (nykyisin synkronisoituja) ja fysiikan ja kemian perussääntöjä, jotta voidaan selvittää, miten yksittäiset elämänmolekyylit on järjestetty ja (erityisesti proteiineille) taitettu ja toimia.

Vaikka suuri osa rakenteellisen biologin työstä voidaan tehdä tietokoneen näytöllä ja sitä voidaan ajatella eräänlaisena "käänteisenä muotoiluna", biologisen ja fyysisen tieteen perusero on, että kasvit ja eläimet (toisin kuin kivet ja planeetat) ) kehittyvät.

Kilpailu kuolemaan

Elämän muotoja ei ole eniten painotettu. "Luomisen tutkijat" eivät näytä olevan erityisen kiinnostuneita väittämään influenssaviruksia, vaikka nykyaikaiset molekyylibiologiset tekniikat antavat tutkijoille mahdollisuuden pelata "Jumalaa" ja tehdä "suunnittelija" IAV: ia, joita ei ehkä koskaan löydy luonnosta.

Äskettäin on ollut paljon vihaisuutta siitä, että jotkut molekyylitekniset insinöörit saattavat yrittää ymmärtää, miten IAV: t aiheuttavat tautia, suunnittelemalla tahattomasti virulenttia patogeeniä, joka voisi vain paeta ultra-korkean turvallisuuden laboratoriosta, jos tällainen työ on on tehty.

Vastakohtana riski, että ei yritetä saada tällaista ymmärrystä, on se, että evoluutiopaine on myös suuri "insinööri": IAV: t, jotka ovat erittäin virulentteja yhdelle tai useammalle lajille, kehittyvät säännöllisesti luonnossa. Eikö olisikaan järkevää edetä pelin eteen ja tunnistaa vaaratekijät, ennen kuin löydämme uuden pandemian aivot?

Tiedämme esimerkiksi, että yksittäinen mutaatio avaininfluenssigeenissä voi muuttaa lievän lintu-IAV: n äärimmäiseksi patogeeniksi, joka tappaa kanoja kauheasti kolmen tai neljän päivän kuluessa. Siksi kaikki olivat peloissaan lintuinfluenssa muutaman vuoden takaa.

Ja jos joku jumaluus suunnitteli IAV: ia, ainoa tarkoitus voisi olla tappaa. Jos haluat uskoa, että jumalallinen aikomus voisi olla rajoittaa taudille alttiiden lajien, myös meidän, väestönkasvunopeutta.

Evoluutio on itse asiassa biologian keskeinen teoria riippumatta siitä, keskustelemmeko viruksista tai selkärankaisista. Taudinaiheuttajat, jotka tartuttavat ja mahdollisesti tappavat meidät, ovat selvästi ”muo- dostaneet” immuunijärjestelmämme poistamalla ”vähemmän” menestyksekkäitä (sairauden herkkyys) variantteja.

On myös runsaasti todisteita siitä, että suuret virukset (yli 100-geenit), kuten Epstein-Barr-virus (EBV), ovat kehittäneet geneettisiä mekanismeja estääkseen niiden täydellisen poistumisen immuunijärjestelmämme avulla. EBV on ratkaissut evolutionaarisen kompromissin, joka mahdollistaa valvotun (immuunijärjestelmän) selviytymisen meissä sellaisella tasolla, joka on kuitenkin riittävä siirron sallimiseksi.

Kun EBV-infektio aloitetaan, nuoret saattavat kehittyä heikentävään (mutta ohimenevään) tilaan tarttuva mononukleoosi tai ”kissing kiss”. Täysin toipumassa ne ovat EBV-harjoittajia elämään.

Useimmat ihmiset eivät kuole EBV: stä, mutta se voi tappaa (aiheuttamalla lymfoomia), jos immuunijärjestelmä tuhoutuu esimerkiksi massiivisilla immunosuppressiivisilla järjestelmillä, joita käytetään elinsiirtoon, tai kehittyneen immuunipuutosoireyhtymän kehittymiseen ( antiviraalisen lääkehoidon puuttuessa) ihmisen immuunikatoviruksen infektio (\ tHIV).

Elävien organismien monimutkaisuus heijastaa sitä, että erilaisilla haasteilla (tai valikoivilla paineilla) nykyisten geenien mutaatiomuutos sallii lajin selviytymisen. Seurauksena on, että evoluution käsityöläiset molekyylistrategiat muistuttavat rakennusta, joka on rakennettu peräkkäisille olemassa oleville säätiöille.

Se ei välttämättä ole optimaalinen ratkaisu, jonka ”jumalallinen arkkitehti”, joka aloittaa ensimmäisistä periaatteista, valisi - se on vain paras, mitä voidaan tehdä käytettävissä olevalla lähtöaineella. Siksi biologia voi joskus tuntua niin kaoottiselta ja arvaamattomalta, ja miksi biologian keskeinen, kattava teoria on evoluutioteoria.

Toisin kuin fyysinen universumi, biologia rajoittuu homeostaasiin, tarve ylläpitää vakaa miljöö. Tulvat ja korkeammat ympäristölämpötilat eivät ole esimerkiksi kallioiden ongelma, vaan ne kestävät liian kaukana homeostaattisesta mukavuudesta tai hyväksyttävästä ympäristöympäristöstä, ja se kuolee.

Esimerkiksi muutama yksisoluinen bakteeri on kehittynyt selviytymään kiehuvassa vedessä, mutta se ei voisi koskaan tapahtua monisoluisten, monielinjärjestelmien, kuten selkärankaisten, tapauksessa. Monimutkaiset elämänmuodot kehittyvät, mutta hitaasti, ja vain hyvin rajoitettujen rajojen sisällä.

Anna ekosysteemi

Kokeellisena patologina, jolla on hyvin laaja tausta, joka heijastaa eläinlääketieteen varhaista koulutusta, ajattelen elämääsi mekaanista perustaa suurelta osin kahdesta näkökulmasta.

Ensimmäinen on se, että mikä tahansa henkinen rakenne, jolla ei ole mitään järkeä evoluutiossa, on hyödytön. Muuten IAV: t muuttuvat jatkuvasti isännän immuunivasteen (erityisesti neutraloivien vasta-aineiden) aiheuttaman selektiivisen paineen vuoksi ja osoittavat evoluutiota yksinkertaisimmassa muodossaan.

Toinen ajatus on, että tartuntatautitutkimus koskee pääasiassa ekosysteemien luonteen valaistusta: onko kyseessä "sisäinen" ekosysteemi. Aedes hyttynen tai kädellisten (mukaan lukien meitä) lajit, joissa Zikan virus replikoituu; tai ”ulkoinen” ekosysteemi, joka määräytyy alttiiden isäntien (ihmiset ja jotkut apinat) lukumäärän, ympäristön lämpötilan ja hyttynen jalostukseen seisovan veden saatavuuden mukaan.

Voimme häiritä näitä toisiinsa liittyviä ekosysteemejä ”valuttamalla suot”, ruiskuttamalla hyönteismyrkkyjä kosteilla alueilla, käyttämällä hyönteisten hylkivää, nukkumalla DDT-kyllästettyjen vuodeverkkojen alla tai tekemällä rokotteen siten, että on vähemmän alttiita ihmisiä replikoimaan virusta ja saastuttamaan hyttysiä .

Se, mitä näemme nyt Zikan viruksella, on klassinen "neitsyt maaperän" epidemia Amerikassa: kukaan ei ole suojattu aiemmalla kokemuksella, ja (vaikka niillä voi olla vain vähän kliinisiä oireita) virus lisääntyy infektoituneen Aedes. Seuraavina vuosina alttiita ihmisiä on vähemmän, ja tartunnan määrä loppuu.

Useimmille meistä ekologian tieteellinen tieteenala käsittelee kasvien ja eläinten elämää luonnossa - Tim Flanneryn kaltaisten ihmisten tekemän työn tyyppiä - pikemminkin kuin tarttuvien tekijöiden ja selkärankaisten, erityisesti ihmisen, organismin välistä rajapintaa.

Monet mikrobiologiaan / virologiaan erikoistuneet lääkäreitä ovat kuitenkin ajatelleet näin. Ja jos katsot lääketieteellistä yhteisöä, se ei ole vain mikrobiologeja, jotka ovat massiivisesti huolissaan ilmaston lämpenemisestä.

Ilmastonmuutoksen seurauksia koskeva tutkimus koskee itse asiassa biologiaa. Vuodesta meren lämpenemisen ja happamoitumisen vaikutuksesta koralleihin ja eläintarha-planktoniin, muuttuneeseen lintujen, kalojen ja hyönteisten siirtymiseen ja lokalisoitumiseen, äärimmäisen kuuman suoriin vaikutuksiin homeotermisiin eläimiin, kuten ihmisiin.

Mahdollisten lääketieteellisten seurausten ohella kaikkien ajattelun kärjessä on lajien häviäminen, erityisesti lintuja, mehiläisiä ja lepakoita, jotka tekevät tärkeitä työpaikkoja, kuten ravinteiden liikkuminen ja pölytyslaitokset.

Linnut eivät hikoile ja ne ovat hyvin alttiita lämpöstressille: olemme huolissamme siitä, että trooppiset lajit voivat kadota, ellei aloitteita siirrä niitä viileämpiin ilmastoihin.

Ilmaston lämpenemisen pahimmat kielteiset vaikutukset ovat tulevaisuutemme, mutta olemme jo kuudennen suuren lajin sukupuuttoon maan historiassa, antropogeeninen sukupuutto.

Lääketieteen tutkijana, joka julkaisi vain yhden 400-tutkimustiedoista metallien myrkyllisyydestä - kuparista lampaissa - ja joka oli kasvanut tietoisesti kasvien myrkkyistä ympäristössä, ajattelen hyvin paljon kumulatiivisia vaikutuksia. Pienten raskasmetallien, mukaan lukien lyijyn ja arseenin, jatkuva nauttiminen johtaa progressiiviseen kertymiseen, vakavaan kudosvaurioon ja kuolemaan.

CO2-päästöt ilmakehään ovat se, että keskittymä kasvaa vääjäämättä ja pysyy korkeana tuhansia vuosia. On totta, että yhä useammat puut, kelpoisuus, merilevät, fytoplankton ja niin edelleen poistavat osan tästä CO2ista, mutta jo nyt kokemuksemme on, että puita palaa planeetalla, metsät ovat yhä selkeitä ja jatkuvasti laajenevia väestöryhmiä. kaupungistuminen, tuhoavat kasvillisuuden herkissä rannikkoympäristöissä.

Tietojen ikä

Mietin joskus, jos jotkut pääasiassa vanhat geologit, insinöörit ja teoreettiset fyysikot, jotka väittävät, että ilmastonmuutos ei ole ongelma, ovat koskaan kuulleet sanan "kumulatiivinen". Pääasiassa he näyttävät ajattelevan suurelta osin kivistä ja planeeteista, ei ihmisistä. Kivet selviävät missä tahansa ilmastossa.

Globaalin lämpenemisen syyn ja edistymisen tutkimus perustuu suurelta osin tietysti fyysisten tutkijoiden, merenkulkijoiden, astrofysiikkojen, meteorologien, glaciologien ja niin edelleen. Ne käsittelevät valtavia tietoja, jotka, kuten hajallaan olevat innovaatiot kuten Argo, raportoivat - satelliittilämpötilojen kautta valtamerien eri syvyyksille - yhä laajenevat.

Kaikkien näiden tietojen käsittelyyn tarvitaan massiivista laskentatehoa, mutta se on totta myös omalla infektio- ja immuniteettialueellani, jossa proteomiikan ja genomiikan poikkeukselliset edut tarjoavat mahdollisuuden tunnistaa jokainen ilmaistu geeni ja jokainen proteiini, jota valmistetaan esimerkiksi influenssa A -viruksella infektoitu ihmisen keuhkoputkien epiteelisolu.

Sekä ilmastotutkijat että lääketieteen tutkijat ovat voimakkaasti riippuvaisia ​​ohjelmoijista, tilastotieteilijöistä ja mallinnuksista, jotka rakentavat työkaluja näiden massiivisten tietokokonaisuuksien ymmärtämiseksi.

Tällaiset ihmiset vaihtavat helposti lääketieteen ja ilmastotieteen välillä. Jotkut jopa menevät pimeälle puolelle ja tulevat pankkiiriksi tai liittymään vedonlyöntitoimistoihin.

Ja ainakin tieteellisissä sovelluksissa yleinen pöytäkirja on se, että sekä "raaka" että "tasoitettu" - poistamaan sekaannut poikkeamat - tietokokonaisuudet on asetettava online-tilaan, jos ne ovat avoinna kaikille epäilyttäville Thomasille analysoitaviksi.

Minun kaltaisille lääketieteellisille tutkijoille ei ole väliä, että olemme päässeet vasta äskettäin käyttämään kaikkia näitä tietoja, mutta ilmaston tutkijoiden tilanne on erilainen.

Ilmaston lämpenemisen analyysi riippuu olennaisesti muutoksen laajuuden arvioinnista ajan myötä. Hyvän lämpömittarin mittaukset maa- ja pintalämpötilasta ovat pääsääntöisesti olleet käytettävissä vain vuosisadan ajan. Ensimmäiset satelliitti- ja Argo-kelluntatiedot ovat peräisin 1967ista ja 1999ista.

Vasta viime aikoina satelliitit on sijoitettu tavalla, joka mahdollistaa aallonkorkeuden mittaamisen, mikä mahdollistaa tuulen vaikutusten analyysin meriliikenteeseen eikä vain aaltotaajuuteen.

Tämän seurauksena ilmaston tutkijat, jotka keskittyvät ymmärtämään, mitä historiallisessa ajassa tapahtuvat, on luotettava "korvaaviin" parametreihin, kuten määrittämään kaasutasoja jäänytimissä, ilmasto- ja ravintoaineisiin liittyviä muutoksia koralleissa, syvänmeren sedimenttien analysointia ja mittausta. puu renkaat.

Kaikki lääketieteellinen tutkija on vain tartuttaa enemmän soluja flunssaviruksella ja toista kokeilu.

Laboratoriotutkijan näkökulmasta, joka on tottunut analysoimaan tuloksia viidestä tutkimusryhmästä, jotka ovat saaneet erilaisia ​​"hoitoja", suuri hallitsematon CO2-ilmakehän polkumyyntikokeilu, jonka ihmiskunta on lisääntynyt viime vuosisatojen ajan, on todella pelottavaa. Ja sillä on kokeellinen ryhmäkoko yksi - planeetta ja koko elämä maan päällä.

Meidän on lopetettava. Meidän on lopetettava kaivostoiminta ja poltettava kaikki fossiiliset polttoaineet, mukaan lukien öljy ja maakaasu.

Aivan kuten hallitsemme ihmisten terveydenhoitoa missä tahansa sivistyneessä yhteiskunnassa, meidän selkeä ja nykyinen vastuutamme on hallita tätä planeettaa, ainoa kotimme ja kaikki sen upeat elämänmuodot. Täällä tietysti tarttumme ylimääräisiin poikkeuksellisiin monimutkaisuuteen, erityisesti ihmisen käyttäytymiseen ja lyhyen aikavälin tarpeisiin.

Haasteena on valtava. Ainakin ne, jotka asuvat demokratioissa, voivat käyttää arvokasta äänestämme.

Author

Peter C. Doherty, Laureate-professori, Peter Doherty -infektio- ja immuniteettilaitos

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli. Lue tämän artikkelin pidempi versio ja muut Griffith Reviewin viimeisimmästä versiosta täältä.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon