stringtranslate.com

Джеральд Эдельман

Джеральд Морис Эдельман ( / ˈ ɛ d əl m ən / ; 1 июля 1929 — 17 мая 2014) — американский биолог , разделивший Нобелевскую премию 1972 года по физиологии и медицине за работу с Родни Робертом Портером над иммунной системой . [1] Исследования Эдельмана, получившие Нобелевскую премию, касались открытия структуры молекул антител . [2] В интервью он сказал, что то, как компоненты иммунной системы развиваются в течение жизни человека, аналогично тому, как компоненты мозга развиваются в течение жизни. Таким образом, существует преемственность между его работами по иммунной системе, за которые он получил Нобелевскую премию , и его более поздними работами в области нейробиологии и философии сознания .

ранняя жизнь и образование

Джеральд Эдельман родился в 1929 году [3] в Озон-Парке, Квинс, Нью-Йорк , в семье еврейских родителей, врача Эдварда Эдельмана и Анны (урожденной Фридман) Эдельман, которая работала в сфере страхования. [4] Он учился игре на скрипке в течение многих лет, но в конце концов понял, что у него нет внутреннего стремления, необходимого для продолжения карьеры концертирующего скрипача, и вместо этого решил заняться медицинскими исследованиями. [5] Он посещал государственные школы в Нью-Йорке, окончил среднюю школу Джона Адамса , [6] а затем поступил в колледж Урсинус , где окончил его с отличием и степенью бакалавра в 1950 году. Он получил степень доктора медицины в Школе медицины Пенсильванского университета. Медицина в 1954 году. [4]

Карьера

После года работы в Фонде медицинской физики Джонсона Эдельман стал резидентом Массачусетской больницы общего профиля ; затем он занимался медицинской практикой во Франции, одновременно служа в Медицинском корпусе армии США . [4] В 1957 году Эдельман поступил в Институт медицинских исследований Рокфеллера в качестве аспиранта, работая в лаборатории Генри Канкеля и получив докторскую степень. в 1960 году. [4] Институт назначил его помощником (позже заместителем) декана аспирантуры; он стал профессором школы в 1966 году. [4] В 1992 году он переехал в Калифорнию и стал профессором нейробиологии в Исследовательском институте Скриппса . [7]

После получения Нобелевской премии Эдельман начал исследования регуляции первичных клеточных процессов , в частности контроля роста клеток и развития многоклеточных организмов , сосредоточив внимание на межклеточных взаимодействиях на ранних стадиях эмбрионального развития , а также на формировании и функционировании. нервной системы. Эти исследования привели к открытию молекул клеточной адгезии (CAM), которые управляют фундаментальными процессами, которые помогают животному обрести свою форму и форму, и с помощью которых строится нервная система. Одним из наиболее значительных открытий, сделанных в ходе этих исследований, является то, что ген -предшественник молекулы адгезии нервных клеток дал начало всей молекулярной системе адаптивного иммунитета . [8]

За свои усилия Эдельман был избран членом Американской академии искусств и наук (1968 г.) и Американского философского общества (1977 г.). [9] [10]

Нобелевская премия

Во время службы в армии в Париже Эдельман прочитал книгу, которая пробудила у него интерес к антителам . [11] Он решил, что, поскольку в книге так мало говорится об антителах, он продолжит их исследование по возвращении в Соединенные Штаты, что побудило его изучать физическую химию для защиты докторской степени в 1960 году. [11] Исследования Эдельмана и его коллег, а также Родни Роберта Портера в начале 1960-х годов привели к фундаментальным прорывам в понимании химической структуры антител, открыв дверь для дальнейших исследований. [12] За эту работу Эдельман и Портер получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1972 году . [1]

В своем пресс-релизе о Нобелевской премии 1972 года Каролинский институт назвал работу Эдельмана и Портера крупным прорывом:

Значение открытий Эдельмана и Портера объясняется тем, что они дали ясное представление о строении и механизме действия группы биологически особо важных веществ. Тем самым они заложили прочную основу для действительно рациональных исследований, чего раньше в значительной степени не хватало в иммунологии. Их открытия, несомненно, представляют собой прорыв, который сразу же вызвал активную исследовательскую деятельность во всем мире во всех областях иммунологической науки, дающую результаты, имеющие практическое значение для клинической диагностики и терапии. [13]

Дисульфидные связи

Диаграмма, показывающая дисульфидные связи (красный), которые связывают легкие (зеленый) и тяжелые (синий) белковые субъединицы молекул иммуноглобулина G (IgG). Эта диаграмма также иллюстрирует относительное положение вариабельного (V) и константного (C) доменов молекулы IgG. Вариабельные области тяжелой и легкой цепи объединяются, образуя сайты связывания антигена на концах двух симметричных плеч антитела.

Ранние исследования Эдельмана структуры белков антител показали, что дисульфидные связи связывают субъединицы белка. [2] Белковые субъединицы антител бывают двух типов: более крупные тяжелые цепи и меньшие легкие цепи. Две легкие и две тяжелые цепи соединены дисульфидными связями, образуя функциональное антитело.

Молекулярные модели структуры антител

Используя экспериментальные данные своих собственных исследований и работ других, Эдельман разработал молекулярные модели белков антител. [14] Ключевой особенностью этих моделей была идея о том, что антигенсвязывающие домены антител ( Fab ) включают аминокислоты как из легкой , так и из тяжелой субъединицы белка. Межцепочечные дисульфидные связи помогают соединить две части антигенсвязывающего домена.

Секвенирование антител

Эдельман и его коллеги использовали бромистый циан и протеазы для фрагментации субъединиц белка антитела на более мелкие части, которые можно было проанализировать для определения их аминокислотной последовательности . [15] [16] На момент определения первой полной последовательности антитела (1969 г.) [17] это была самая большая полная последовательность белка, которая когда-либо была определена. Доступность аминокислотных последовательностей белков антител позволила признать тот факт, что организм может производить множество различных белков антител со сходными константными областями антител и расходящимися вариабельными областями антител .

Топобиология

Топобиология — это теория Эдельмана, которая утверждает, что морфогенез управляется дифференциальными адгезионными взаимодействиями между гетерогенными популяциями клеток, и объясняет, как отдельная клетка может дать начало сложному многоклеточному организму. Как предположил Эдельман в 1988 году, топобиология — это процесс, который формирует и поддерживает дифференцированные ткани и достигается за счет энергетически выгодной сегрегации клеток посредством гетерологичных клеточных взаимодействий.

Теория сознания

В своей более поздней карьере Эдельман был известен своей теорией сознания , задокументированной в трилогии технических книг и в нескольких последующих книгах, написанных для широкой аудитории, в том числе « Яркий воздух», «Блестящий огонь» (1992), [18] [19] Вселенная. Сознания (2001, с Джулио Тонони ), «Шире, чем небо » (2004) и « Вторая природа: наука о мозге и человеческое знание» (2007).

В книге «Вторая природа» Эдельман определяет человеческое сознание как:

«...то, что вы теряете, входя в глубокий сон без сновидений... глубокую анестезию или кому... что вы обретаете после выхода из этих состояний. [] Опыт единой сцены, состоящий из различных сенсорных реакций... воспоминаний. .. ситуативность..."

Первая из технических книг Эдельмана, The Mindful Brain (1978), [20] развивает его теорию нейронного дарвинизма , которая построена вокруг идеи пластичности нейронной сети в ответ на окружающую среду. Во второй книге «Топобиология» (1988) [21] предложена теория того, как исходная нейронная сеть мозга новорожденного формируется во время развития эмбриона . The Remembered Present (1990) [22] содержит расширенное изложение его теории сознания .

В своих книгах Эдельман предложил биологическую теорию сознания, основанную на исследованиях иммунной системы. Он явно основывает свою теорию на теории естественного отбора Чарльза Дарвина , цитируя ключевые положения дарвиновской теории народонаселения, которая постулирует, что индивидуальные вариации внутри вида обеспечивают основу для естественного отбора, который в конечном итоге приводит к эволюции новых видов. [23] Он явно отверг дуализм , а также отверг новые гипотезы, такие как так называемая «вычислительная» модель сознания , которая сравнивает функции мозга с работой компьютера. Эдельман утверждал, что разум и сознание — это чисто биологические явления, возникающие в результате сложных клеточных процессов в мозге, и что развитие сознания и интеллекта можно объяснить теорией Дарвина.

Теория Эдельмана пытается объяснить сознание с точки зрения морфологии мозга. Мозг состоит из огромной популяции нейронов (около 100 миллиардов клеток), каждая из которых имеет огромное количество синаптических связей с другими нейронами. В ходе развития подмножество связей, переживших начальные фазы роста и развития, образует примерно 100 триллионов связей друг с другом. Образец мозговой ткани размером со спичечную головку содержит около миллиарда связей, и если мы рассмотрим, как эти нейронные связи могут по-разному комбинироваться, количество возможных перестановок становится гиперастрономическим – порядка десяти, за которыми следуют миллионы нулей. . [24] Молодой мозг содержит гораздо больше нейронных связей, чем в конечном итоге доживет до зрелости, и Эдельман утверждал, что эта избыточная способность необходима, потому что нейроны — единственные клетки в организме, которые не могут быть обновлены, и потому что только те сети, которые лучше всего адаптированы к своему конечному состоянию. Цель будет выбрана по мере их организации в группы нейронов.

Нейронный дарвинизм

Теория Эдельмана о групповом отборе нейронов, также известная как « нейронный дарвинизм », имеет три основных принципа — эволюционный отбор, экспериментальный отбор и повторный вход.

  1. Отбор в процессе развития . Формирование общей анатомии мозга контролируется генетическими факторами, но у любого человека связь между нейронами на синаптическом уровне и их организация в функциональные группы нейронов определяется соматическим отбором во время роста и развития. Этот процесс порождает огромную изменчивость нейронных цепей — как отпечатки пальцев или радужная оболочка глаз , ни у одного человека не будет одинаковых синаптических структур в любой сопоставимой области мозговой ткани. Их высокая степень функциональной пластичности и необычайная плотность их взаимосвязей позволяют группам нейронов самоорганизовываться во множество сложных и адаптируемых «модулей». Они состоят из множества различных типов нейронов, которые обычно более тесно и плотно связаны друг с другом, чем с нейронами других групп.
  2. Эмпирический отбор . Перекрывая первоначальный рост и развитие мозга и продолжаясь на протяжении всей жизни человека, непрерывный процесс синаптического отбора происходит в различных репертуарах групп нейронов. Этот процесс может усиливать или ослаблять связи между группами нейронов и сдерживается ценностными сигналами, возникающими в результате деятельности восходящих систем мозга, которые постоянно модифицируются в результате успешных результатов. Эмпирический отбор порождает динамические системы, которые могут «сопоставлять» сложные пространственно-временные события, происходящие от органов чувств, систем тела и других групп нейронов мозга, на другие выбранные группы нейронов. Эдельман утверждает, что этот динамический процесс отбора прямо аналогичен процессам отбора, которые действуют на популяции особей одного вида, а также указывает на то, что эта функциональная пластичность является обязательной, поскольку даже огромных возможностей кодирования всего человеческого генома недостаточно, чтобы явно указать астрономически сложные синаптические структуры развивающегося мозга. [25]
  3. Повторный вход — концепция повторной передачи сигналов между группами нейронов. Он определяет повторный вход как непрерывный рекурсивный динамический обмен сигналами, который происходит параллельно между картами мозга и который постоянно связывает эти карты друг с другом во времени и пространстве (клип из фильма: Эдельман демонстрирует спонтанное формирование групп среди нейронов с ре-ентерабельными связями [26 ] ] ). Операции повторного входа зависят от сложных сетей массивно параллельных реципрокных связей внутри и между группами нейронов, которые возникают в результате процессов отбора в ходе развития и опыта, описанных выше. Эдельман описывает повторный вход как «форму продолжающегося отбора высшего порядка... которая, по-видимому, уникальна для мозга животных» и что «нет другого объекта в известной вселенной, который так полностью отличался бы повторяющимися схемами, как человеческий мозг».

Теория эволюции

Эдельман и Галли были первыми, кто указал на распространенность вырождения в биологических системах и на фундаментальную роль, которую вырождение играет в содействии эволюции. [27]

Более поздняя карьера

Эдельман основал и руководил Институтом нейронаук , некоммерческим исследовательским центром в Сан-Диего , который в период с 1993 по 2012 год изучал биологические основы высших функций мозга у людей. Он входил в научный совет проекта «Всемирный диалог знаний». [28]

Эдельман был членом консультативного совета Фестиваля науки и техники США . [29]

Персональный

Эдельман женился на Максин М. Моррисон в 1950 году. [4] У них двое сыновей: Эрик, художник из Нью-Йорка, и Дэвид, адъюнкт-профессор нейробиологии в Университете Сан-Диего . Их дочь, Джудит Эдельман, музыкант, играющий на мятлике , [30] записывающаяся артистка и писательница. Некоторые наблюдатели [ кто? ] отметили, что персонаж Ричарда Пауэрса «Создатель эха » может быть отсылкой к Эдельману.

Здоровье и смерть

Позже у него случился рак простаты и болезнь Паркинсона . [31] Эдельман умер 17 мая 2014 года в Ла-Хойе, Калифорния , в возрасте 84 лет. [3] [32] [33]

Библиография

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб Джеральд М. Эдельман на Nobelprize.org, по состоянию на 11 октября 2020 г.
  2. ^ ab Структурные различия между антителами различной специфичности. Архивировано 8 мая 2006 г. в Wayback Machine Г. М. Эдельманом, Б. Бенацеррафом, З. Овари и доктором медицинских наук Пуликом в Proc Natl Acad Sci USA (1961), том 47, страницы 1751-1758.
  3. ^ аб Рутисхаузер, Урс (2014). «Джеральд Эдельман (1929–2014) биолог, получивший Нобелевскую премию за определение структуры антител». Природа . 510 (7506): 474. Бибкод : 2014Natur.510..474R. дои : 10.1038/510474a . ПМИД  24965643.
  4. ^ abcdef Одельберг, Вильгельм, изд. (1973). «Джеральд М. Эдельман: Биография». Нобелевская премия в 1972 году . Нобелевский фонд . Проверено 27 сентября 2007 г.(Включая Приложение, май 2005 г.)
  5. ↑ Высказывания Эдельмана в радиоинтервью 2008 года с физиком Митио Каку (ведущим программы Exploration ).
  6. ↑ Раво, Ник (7 января 1987 г.). «Внимание сбивает с толку среднюю школу Квинса». Газета "Нью-Йорк Таймс .
  7. ^ «Джеральд М. Эдельман: Биографическая справка» (PDF) . Проверено 27 сентября 2007 г.
  8. ^ Nobelprize.org - биография Джеральда М. Эдельмана
  9. ^ "Джеральд Морис Эдельман". Американская академия искусств и наук . Проверено 18 июля 2022 г.
  10. ^ "История участников APS" . search.amphilsoc.org . Проверено 18 июля 2022 г.
  11. ^ ab «Профиль Frontiers: Джерри Эдельман». ПБС . 21 ноября 2000 года . Проверено 27 сентября 2007 г.
  12. ^ «Нобелевская премия по физиологии и медицине 1972 года» (пресс-релиз). Каролинский институт. Октябрь 1972 года . Проверено 27 сентября 2007 г. Их открытия явно представляют собой прорыв, который сразу же спровоцировал горячую исследовательскую деятельность во всем мире...
  13. ↑ Пресс-релиз Каролинского института, октябрь 1972 г.
  14. ^ Эдельман, Г.; Галли, Дж. (1964). «Модель молекулы антитела 7S». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 51 (5): 846–853. Бибкод : 1964PNAS...51..846E. дои : 10.1073/pnas.51.5.846 . ПМК 300172 . ПМИД  14173001. 
  15. ^ Каммингем, Б.; Готлиб, П.; Кенигсберг, В.; Эдельман, Г. (1968). «Ковалентная структура человеческого гамма-G-иммуноглобулина. V. Частичная аминокислотная последовательность легкой цепи». Биохимия . 7 (5): 1983–1994. дои : 10.1021/bi00845a049. ПМИД  5650389.
  16. ^ Готлиб, PD; Каннингем, бакалавр; Ваксдал, MJ; Кенигсберг, штат Вашингтон; Эдельман, генеральный директор (1968). «Вариабельные участки тяжелых и легких полипептидных цепей одной и той же молекулы гаммаG-иммуноглобулина». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 61 (1): 168–175. Бибкод : 1968PNAS...61..168G. дои : 10.1073/pnas.61.1.168 . ПМК 285919 . ПМИД  4177258. 
  17. ^ Эдельман, генеральный директор; Каннингем, бакалавр; Галл, МЫ; Готлиб, доктор медицинских наук; Рутисхаузер, У.; Ваксдал, MJ (1969). «Ковалентная структура всей молекулы иммуноглобулина гаммаG». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 63 (1): 78–85. Бибкод : 1969PNAS...63...78E. дои : 10.1073/pnas.63.1.78 . ПМК 534037 . ПМИД  5257969. 
  18. ^ Таубер, Альфред И. (19 ноября 1992 г.). «Обзор книги Джеральда М. Эдельмана на книгу « Яркий воздух, блестящий огонь: о разуме ». N Engl J Med . 327 (21): 1535–1536. дои : 10.1056/NEJM199211193272119.
  19. ^ «Обзор книги Джеральда Эдельмана «Яркий воздух, блестящий огонь: по делу разума»». Обзоры Киркуса . 20 апреля 1992 года.
  20. ^ Джеральд М. Эдельман (1978). Внимательный мозг: кортикальная организация и группово-селективная теория функций высшего мозга . МТИ Пресс. ISBN 978-0-262-05020-3.
  21. ^ Джеральд М. Эдельман (1988). Топобиология: введение в молекулярную эмбриологию. Основные книги. ISBN 978-0-465-08634-4.
  22. ^ Джеральд М. Эдельман (1989). Вспомнившееся настоящее: биологическая теория сознания . Основные книги. ISBN 978-0-465-06910-1.
  23. ^ Джеральд М. Эдельман; Жан-Пьер Шанже (2001). Мозг . Издатели транзакций. п. 45.
  24. ^ Джеральд Эдельман (1992). Яркий воздух, яркий огонь . Пингвин. п. 17.
  25. ^ Джеральд Эдельман, Яркий воздух, блестящий огонь (Пингвин, 1992), стр.224
  26. ^ Джеральд Эдельман: «От динамики мозга к сознанию: прелюдия к будущему устройств на основе мозга. Архивировано 6 января 2012 г. в Wayback Machine », Видео, Лекция IBM по когнитивным вычислениям, июнь 2006 г.
  27. ^ Эдельман и Галли (2001). «Вырождение и сложность биологических систем». Труды Национальной академии наук США . 98 (24): 13763–13768. Бибкод : 2001PNAS...9813763E. дои : 10.1073/pnas.231499798 . ПМК 61115 . ПМИД  11698650. 
  28. ^ «Диалог о мировом знании» . Проверено 12 октября 2007 г.
  29. ^ «Советники». Архивировано из оригинала 21 апреля 2010 года . Проверено 23 февраля 2015 г.
  30. ^ "Джудит Эдельман - Compass Records" . Компас Рекордс . Проверено 6 июля 2022 г.
  31. ^ «Джеральд М. Эдельман, лауреат Нобелевской премии и нейродарвинист, умер в возрасте 84 лет» . Нью-Йорк Таймс . 23 мая 2014 года . Проверено 23 мая 2014 г.
  32. ^ «Умер Джеральд Эдельман, нобелевский лауреат» . UT Сан-Диего.com. 20 мая 2014 года . Проверено 21 мая 2014 г.
  33. ↑ Мюллер-Юнг, Иоахим (19 мая 2014 г.). "Hirnforscher Gerald Edelman gestorben: Darwins Gehirn". Фаз.нет . Проверено 18 января 2019 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки