Edelman, Gerald

Gerald Maurice Edelman
Gerald Maurice Edelman
Datum narození 1. července 1929( 1929-07-01 )
Místo narození Queens , New York , USA
Datum úmrtí 17. května 2014 (84 let)( 2014-05-17 )
Místo smrti
Země  USA
Vědecká sféra biologie , imunologie
Místo výkonu práce Scripps Research Institute
Rockefellerova univerzita
Alma mater University of Pennsylvania
vědecký poradce Frederic Senger
Ocenění a ceny Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu Ariens Cuppers Medal [d] ( 1999 ) Cena Eli Lilly v biochemii [d] ( 1965 ) čestný doktorát z University of A Coruña [d] ( 9. července 2003 ) čestný doktorát z University of Miami [d] ( 12. května 1995 )
 Mediální soubory na Wikimedia Commons

Gerald Maurice Edelman ( angl.  Gerald Maurice Edelman ; 1. července 1929 , New York – 17. května 2014 ) – americký imunolog a neurofyziolog, nositel Nobelovy ceny za fyziologii a medicínu v roce 1972 (spolu s Rodney Porterem ) „za objevy týkající se struktury chemických protilátek “.

Člen Národní akademie věd USA (1969) [1] , zahraniční člen Francouzské akademie věd (1978) [2] .

Životopis

Gerald Edelman se narodil v roce 1929 [3] v Ozone Park, Queens, New York, do židovské rodiny lékaře Edwarda Edelmana a Anny (rozené Friedmanové) Edelmanové, kteří pracovali v pojišťovnictví. Jako dítě Edelman rád hrál na housle po mnoho let, ale následně si uvědomil, že nemá vnitřní pud pro kariéru koncertního houslisty, a místo toho se rozhodl věnovat lékařskému výzkumu. Navštěvoval veřejné školy v New Yorku, vystudoval John Adams High School a šel na vysokou školu v Pensylvánii, kde absolvoval summa cum laude s titulem Bachelor of Science. Dále promoval na Ursinus College v roce 1950 a získal titul MD na University of Pennsylvania School of Medicine v roce 1954.

Kariéra

Po roce v Johnsonově nadaci pro lékařskou fyziku se Edelman stal rezidentem v Massachusetts General Hospital; Poté vykonával lékařskou praxi ve Francii, zatímco sloužil v americkém armádním lékařském sboru [4] . V roce 1957 Edelman vstoupil do Rockefellerova institutu pro lékařský výzkum jako postgraduální student, pracoval v laboratoři Henryho Kunkela a získal titul Ph.D. v roce 1960 jej ústav jmenoval asistentem (později asistentem) děkana aspirantury; se stal profesorem na škole v roce 1966. V roce 1992 se přestěhoval do Kalifornie a stal se profesorem neurověd na Scripps Research Institute [5] .

Po obdržení Nobelovy ceny Edelman zahájil výzkum v oblasti regulace primárních buněčných procesů, zejména řízení růstu buněk a vývoje mnohobuněčných organismů, se zaměřením na mezibuněčné interakce v raném embryonálním vývoji, jakož i na tvorbu a funkci . nervový systém. Tyto studie vedly k objevu buněčných adhezivních molekul (CAM), které řídí základní procesy, které pomáhají zvířeti dosáhnout jeho tvaru a formy, a na jejichž základě jsou budovány nervové systémy. Jedním z nejvýznamnějších objevů učiněných v této studii je, že prekurzorový gen neurální adhezní molekuly dal vzniknout celému molekulárnímu systému adaptivní imunity [6] .

Nobelova cena

Když sloužil v armádě v Paříži, Edelman četl knihu, která vzbudila jeho zájem o proteiny imunitního systému zvané protilátky . Rozhodl se, že po svém návratu do Spojených států bude studovat podstatu protilátek, což ho následně přivedlo ke studiu fyzikální chemie, ve kterém získal doktorát. Výzkum Edelmana, jeho kolegů a Rodneyho Roberta Portera na počátku 60. let vedl k zásadním objevům v pochopení chemické struktury protilátek, což otevřelo dveře dalšímu výzkumu. Za tuto práci se Edelman a Porter v roce 1972 podělili o Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu.

Ve své tiskové zprávě o udělení Nobelovy ceny z roku 1972 Karolinska Institute označil práci Edelmana a Portera za velký průlom:

„Význam objevů Edelmana a Portera spočívá v tom, že poskytly jasný obraz o pochopení struktury a mechanismu účinku skupiny zvláště důležitých biologických látek. Tím položili pevný základ pro skutečně racionální výzkum, něco, co imunologie v minulosti do značné míry postrádala. Jejich objevy nepochybně představují průlom, který okamžitě vyvolal záplavu výzkumných aktivit po celém světě ve všech oblastech imunologické vědy a přinesl výsledky praktického významu pro klinickou diagnostiku a terapii.“

Disulfidové vazby objevené v protilátkách

Edelmanovy rané studie o struktuře protilátkových proteinů ukázaly, že disulfidové vazby vážou proteinové podjednotky. [7] Proteinové podjednotky protilátek jsou dvojího typu: větší těžké řetězce a menší lehké řetězce. Dva lehké a dva těžké řetězce jsou spojeny disulfidovými vazbami za vzniku funkční protilátky.

Molekulární modely struktury protilátek

Pomocí experimentálních dat ze svého vlastního výzkumu a práce jiných vyvinul Edelman molekulární modely protilátkových proteinů. [8] Klíčovým rysem těchto modelů byla myšlenka, že domény protilátky vázající antigen ( Fab ) obsahují aminokyseliny z lehkých i těžkých proteinových podjednotek. Meziřetězcové disulfidové vazby pomáhají spojit dvě části domény vázající antigen dohromady.

Sekvenování protilátek

Edelman a kolegové použili bromkyan a proteázy k fragmentaci proteinových podjednotek protilátky na menší kousky, které bylo možné analyzovat za účelem stanovení jejich aminokyselinové sekvence [9] [10] . V době, kdy byla stanovena první kompletní sekvence protilátek (1969) [11] , šlo o největší kompletní proteinovou sekvenci, která kdy byla určena. Dostupnost aminokyselinových sekvencí protilátkových proteinů umožnila rozpoznat, že tělo může produkovat mnoho různých protilátkových proteinů s podobnými protilátkovými konstantními oblastmi a odlišnými protilátkovými variabilními oblastmi.

Topobiologie

Topobiologie je Edelmanova teorie, která uvádí, že morfogeneze je řízena různými adhezivními interakcemi mezi heterogenními populacemi buněk a vysvětluje, jak může jedna buňka dát vzniknout složitému mnohobuněčnému organismu. Jak navrhl Edelman v roce 1988, topobiologie je proces, který tvoří a udržuje diferencované tkáně a je získáván prostřednictvím energeticky příznivé buněčné segregace prostřednictvím heterologních buněčných interakcí.

Teorie vědomí

Ve své pozdější kariéře byl Edelman známý svou teorií vědomí, popsanou v trilogii technických knih a v několika následujících knihách napsaných pro široké publikum, včetně Bright Air, Brilliant Fire (1992), [12] [13] The Universe . Vědomí (2001, s Giulio Tononi), Širší než nebe (2004) a Druhá příroda: Věda o mozku a lidské znalosti (2007).

Edelman ve svých knihách definuje lidské vědomí jako:

"...co ztratíte, když vstoupíte do hlubokého spánku bez snů...hluboké anestezie nebo kómatu...co získáte, když projdete z těchto stavů. zažijete jedinou scénu složenou z různých smyslových reakcí...vzpomínek....místo..."

První z Edelmanových technických knih, Mindful Brain (1978) [14] , rozvíjí jeho teorii neurálního darwinismu, která je postavena na myšlence, že neuronové sítě jsou plastické v reakci na své prostředí. Druhá kniha, Topobiology (1988) [15] , navrhuje teorii, jak se během embryonálního vývoje ustavuje původní neuronová síť mozku novorozence. The Memorable Present (1990) [16] obsahuje podrobný výklad jeho teorie vědomí.

Edelman ve svých knihách navrhl biologickou teorii vědomí založenou na svém výzkumu imunitního systému. Výslovně umístil svou teorii do Teorie přirozeného výběru Charlese Darwina , přičemž citoval klíčové principy Darwinovy ​​teorie populací, která předpokládá, že individuální variace v rámci druhu poskytuje základ pro přirozený výběr, který nakonec vede k evoluci nových druhů. Výslovně odmítl dualismus a také odmítl nové hypotézy, jako je takzvaný „výpočtový“ model vědomí, ve kterém jsou funkce mozku přirovnávány k operacím počítače. Edelman tvrdil, že mysl a vědomí jsou čistě biologické jevy vyplývající ze složitých buněčných procesů v mozku a že vývoj vědomí a inteligence lze vysvětlit pomocí Darwinovy ​​teorie.

Edelmanova teorie se pokouší vysvětlit vědomí z hlediska morfologie mozku. Mozek novorozence se skládá z obrovské populace neuronů (asi 100 miliard buněk) a ty, které přežijí počáteční fáze růstu a vývoje, budou mít mezi sebou asi 100 bilionů spojení. Vzorek mozkové tkáně o velikosti hlavičky zápalky obsahuje asi miliardu spojení, a pokud uvážíme, jak lze tato nervová spojení různými způsoby kombinovat, počet možných permutací se stává superastronomickým – řádově deset, následovaných miliony nuly. Mladý mozek obsahuje mnohem více neuronů, než nakonec přežije do dospělosti, a Edelman tvrdil, že tato nadbytečná kapacita je nezbytná, protože neurony  jsou jediné buňky v těle, které nelze obnovit, a protože pouze ty buňky a sítě, které se nejlépe přizpůsobí jejich konečný cíl bude vybrán tak, jak jsou organizovány do nervových skupin.

Nervový darwinismus

Edelmanova teorie skupinového výběru neuronů, známá také jako „ neurální darwinismus “, zahrnuje tři hlavní principy – selekci v procesu vývoje, experimentální selekci a re-entry.

1) Vývojová selekce  - utváření obecné anatomie mozku je řízeno genetickými faktory, ale u každého člověka je spojení mezi neurony na synaptické úrovni a jejich uspořádání do funkčních neuronových skupin určováno somatickým výběrem během růstu a vývoje. Tento proces dává vzniknout obrovské rozmanitosti nervových obvodů – jako otisk prstu nebo duhovka, žádní dva lidé nebudou mít přesně stejné synaptické struktury v jakékoli srovnatelné oblasti mozkové tkáně. Jejich vysoký stupeň funkční plasticity a mimořádná hustota jejich propojení umožňuje nervovým skupinám samoorganizovat se do mnoha komplexních a adaptabilních „modulů“. Skládají se z mnoha různých typů neuronů, které jsou obvykle těsněji a těsněji propojeny navzájem než s neurony v jiných skupinách.

2) Experimentální selekce  – překrývající se počáteční růst a vývoj mozku a prodlužující se po celý život člověka, probíhá nepřetržitý proces synaptické selekce v různých repertoárech neuronových skupin. Tento proces může zesilovat nebo oslabovat spojení mezi skupinami neuronů a je limitován hodnotovými signály, které vyplývají z činnosti vzestupných systémů mozku, které jsou neustále modifikovány úspěšným výstupem. Zkušenostní výběr generuje dynamické systémy, které dokážou „mapovat“ složité časoprostorové děje ze smyslových orgánů, tělesných systémů a dalších neuronových skupin v mozku na další vybrané neuronální skupiny. Edelman tvrdí, že tento dynamický selektivní proces je přímo analogický selekčním procesům, které působí na populace jedinců jako druhů, a také poukazuje na to, že tato funkční plasticita je nepostradatelná, protože ani obrovská kódovací síla celého lidského genomu nestačí k tomu, aby se explicitně astronomicky indikují složité synaptické struktury vyvíjejícího se mozku.

3) Návrat

Hlavní článek: Reentry (neuronový okruh)

— koncept příchozí signalizace mezi skupinami neuronů. Definuje reentry jako pokračující rekurzivní dynamickou signalizaci, která se vyskytuje paralelně mezi mozkovými mapami a která tyto mapy neustále spojuje mezi sebou v čase a prostoru. Reentry závisí na jeho operacích ve spletitých sítích masivně paralelních propojení uvnitř a mezi neuronovými skupinami, které vycházejí z procesů evoluční a zkušenostní selekce popsaných výše. Edelman popisuje reentry jako "formu pokračující selekce vyššího řádu..., která se zdá být jedinečná pro zvířecí mozek" a že "neexistuje žádná jiná entita ve známém vesmíru tak úplně odlišná v reentrantních obvodech jako lidský mozek."

Evoluční teorie

Edelman a Galli byli první, kdo poukázal na všudypřítomnost degenerace v biologických systémech a na zásadní roli, kterou degenerace hraje při podpoře evoluce [17] .

Pozdní kariéra

Edelman založil a řídil Neuroscience Institute, neziskové výzkumné centrum v San Diegu, které v letech 1993 až 2012 studovalo biologický základ vyšších mozkových funkcí u lidí. Působil ve vědecké radě projektu Global Knowledge Dialogue [18] .

Edelman byl členem poradního výboru Science and Technology Festival USA.

Osobní život

Edelman se v roce 1950 oženil s Maxine M. Morrisonovou. Mají dva syny, Erica, umělce z New Yorku, a Davida, docenta neurověd na univerzitě v San Diegu. Jejich dcera Judith Edelman je bluegrassová hudebnice, umělkyně a spisovatelka. Někteří pozorovatelé poznamenali, že Edelman může být inspirací pro postavu Richarda Powerse v The Echo Maker.

Na sklonku života měl rakovinu prostaty a Parkinsonovu chorobu. Edelman zemřel 17. května 2014 v La Jolla v Kalifornii ve věku 84 let. [19]

Bibliografie

  • Neurální darwinismus: Teorie výběru nervových skupin (Basic Books, New York, 1987). ISBN 0-19-286089-5
  • Topobiology: An Introduction to Molecular Embryology (Basic Books, 1988, Reedsue 1993) ISBN 0-465-08653-5
  • The Remembering Present: A Biological Theory of Consciousness (Basic Books, New York, 1990). ISBN 0-465-06910-X
  • Bright Air, Shining Fire: On the Matter of Mind (Basic Books, 1992, Reprint edition 1993). ISBN 0-465-00764-3
  • Inteligentní mozek (Transaction Publishers, 2000). ISBN 0-7658-0717-3
  • Vesmír vědomí: Jak se hmota stává imaginací , Edelman a Giulio Tononi, spoluautoři, (Basic Books, 2000, Reprint edition 2001). ISBN 0-465-01377-5
  • Širší než nebe: Fenomenální dar vědomí (Yale Univ. Press 2004) ISBN 0-300-10229-1
  • Second Nature: The Brain of Science and Human Knowledge (Yale University Press, 2006) ISBN 0-300-12039-7

Poznámky

  1. ↑ Edelman, Gerald na webu Národní akademie věd USA  
  2. ↑ Les membres du passé dont le nom commence par E  (francouzština)
  3. ↑ Urs Rutishauser. Gerald Edelman (1929-2014)  // Příroda. — 2014-06-26. - T. 510 , č.p. 7506 . - S. 474 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/510474a .
  4. ↑ Odelberg, Wilhelm, ed. (1973). "Gerald M. Edelman: Biografie". Les Prix Nobel v roce 1972. Nobelova nadace. 27. září 2007
  5. ↑ "Gerald M. Edelman: Curriculum Vitae" (PDF). Staženo 27. září 2007 .
  6. ↑ Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu   1972 ? . NobelPrize.org . Datum přístupu: 31. října 2021.
  7. ↑ G. M. Edelman, B. Benacerraf, Z. Ovary, M. D. Poulik. Strukturální rozdíly mezi protilátkami různých specificit  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 15. 11. 1961. - T. 47 . - S. 1751-1758 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.47.11.1751 .
  8. ↑ GM Edelman, JA Gally. MODEL PRO MOLEKULU PROTILÁTKY 7S  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 1964-05. - T. 51 . — S. 846–853 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.51.5.846 .
  9. ↑ B. A. Cummingham, P. D. Gottlieb, W. H. Konigsberg, G. M. Edelman. Kovalentní struktura lidského gama G-imunoglobulinu. V. Částečná aminokyselinová sekvence lehkého řetězce  // Biochemie. — 1968-05. - T. 7 , ne. 5 . - S. 1983-1994 . — ISSN 0006-2960 . - doi : 10.1021/bi00845a049 .
  10. ↑ P.D. Gottlieb, B.A. Cunningham, M.J. Waxdal, W.H. Konigsberg, G.M. Edelman. Variabilní oblasti těžkých a lehkých polypeptidových řetězců stejné molekuly gamaG-imunoglobulinu  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 1968-09. - T. 61 , č.p. 1 . — S. 168–175 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.61.1.168 .
  11. ↑ G. M. Edelman, B. A. Cunningham, W. E. Gall, P. D. Gottlieb, U. Rutishauser. Kovalentní struktura celé molekuly imunoglobulinu gamaG  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 1969-05. - T. 63 , č.p. 1 . — s. 78–85 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.63.1.78 .
  12. ↑ Alfred I. Tauber. Recenze knihy Bright Air, Brilliant Fire: On the thing of mind Gerald M. Edelman. 280 stran, ilustrováno. New York, Basic Books, 1992. $25. ISBN 0-465-05245-2.  (anglicky)  // New England Journal of Medicine. — 19. 11. 1992. — Sv. 327 , iss. 21 . — S. 1535–1536 . — ISSN 1533-4406 0028-4793, 1533-4406 . - doi : 10.1056/NEJM199211193272119 .
  13. ↑ JASNÝ VZDUCH, BRILANTNÍ OHEŇ | Kirkus recenze .
  14. ↑ Gerald M. Edelman. Všímavý mozek: kortikální organizace a skupinově selektivní teorie vyšší mozkové funkce . - Cambridge: MIT Press, 1978. - 100 stran str. - ISBN 0-262-05020-X , 978-0-262-05020-3.
  15. ↑ Gerald M. Edelman. Topobiologie: úvod do molekulární embryologie . - New York: Basic Books, 1988. - xv, 240 stran str. - ISBN 0-465-08634-9 , 978-0-465-08634-4, 0-465-08653-5, 978-0-465-08653-5.
  16. ↑ Gerald M. Edelman. Pamatovaná současnost: biologická teorie vědomí . - New York: Basic Books, 1989. - xx, 346 stran, 1 nečíslovaný list desek s. - ISBN 0-465-06910-X , 978-0-465-06910-1.
  17. ↑ GM Edelman, JA Gally. Degenerace a složitost v biologických systémech  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 20. 11. 2001. - T. 98 , č.p. 24 . — S. 13763–13768 . — ISSN 0027-8424 . - doi : 10.1073/pnas.231499798 .
  18. ↑ „Dialog o znalostech světa“. Staženo 12. října 2007. .
  19. ↑ Müller-Jung, Joachim . Gerald Edelman gestor: Darwins Gehirn , FAZ.NET . Staženo 7. listopadu 2021.

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Tematické stránky
Slovníky a encyklopedie
Genealogie a nekropole