Генри Квастлер
Генри Квастлер | |
|---|---|
| Рожденный | 11 ноября 1908 г. |
| Умер | 4 июля 1963 г. ( 54 года |
| Национальность | австрийский; Американец (натурализованный) |
| Занятие | Доктор |
| Известный | Теория информации в биологии |
| Супруг | Гертруда Квастлер |
Генри Квастлер стал пионером в области теории информации, применяемой в биологии. (11 ноября 1908 – 4 июля 1963) был австрийским врачом и радиологом, который после эмиграции в Америку [1] Его работа с Сидни Данкоффом привела к публикации того, что сейчас обычно называют законом Данкоффа.
Жизнь
[ редактировать ]Квастлер начал свою карьеру врача в Вене. Он получил медицинскую степень в Вене в 1932 году по специальности гистология и радиология. он познакомился Со своей женой, Гертрудой Квастлер , модисткой, , когда она приехала к нему лечиться от туберкулеза. Они поженились в 1933 году. Пара переехала в Албанию, когда король Зог попросил Квастлера обучать радиологов. Там он также работал над малярией. Опыт Квастлера в области малярии принес ему место в Международном совете здравоохранения. Когда в 1939 году приближалась Вторая мировая война , пара покинула Албанию и отправилась в Америку. В течение года Квастлер работал радиологом в больнице Нью-Рошель в Нью-Йорке. В 1942 году Квастлеры переехали в Урбану, штат Иллинойс, где Генри работал главным радиологом в клинике больницы Карл. [2] Находясь в Иллинойсе, Гертруда Квастлер изучала искусство. Вскоре она стала известной художницей. Генри тоже рисовал как любитель. По словам его сестры Джоанны, пара иногда выставлялась вместе. [3]
В 1949 году Квастлер отказался от медицинской практики, чтобы сосредоточиться на науке. Хайнц фон Ферстер , хорошо знавший Квастлера, сказал, что он стал еще больше интересоваться радиацией после изобретения атомной бомбы, которую он считал «ужасающей человеческой катастрофой». Ферстер вспоминает, как Квастлер размышлял: «[Квастлер спросил]: «Могу ли я теперь, как работающий человек, узнать, какой ущерб был нанесен радиацией атомных бомб?» — таков был его исследовательский вопрос. Таким образом, он начал проводить эксперименты по радиации. повреждение живых организмов». [4] ... Генри Квастлер изучил основные понятия и формализмы теории информации с почти невероятной скоростью. И почему? Потому что этот инструмент ему был нужен срочно». [4]
В 1940-х годах Квастлер встретил Данкоффа и сотрудничал с ним в разработке теории информации в биологии. Их интересовала проблема определения информационного содержания гена. После смерти Данкоффа Квастлер организовал симпозиум «Теория информации в биологии», основанный им в 1952 году. Вскоре Квастлер заинтересовался тем, как можно использовать теорию информации для понимания происхождения жизни. В 1953 году он редактировал «Теорию информации в биологии» . [5] В 1956 году он отредактировал еще один сборник эссе « Теория информации в психологии: проблемы и методы» . В том же году он помог организовать симпозиум по теории информации в биологии в Гатлинбурге, штат Теннесси, по итогам которого два года спустя была выпущена одноименная книга. [6]
Несмотря на все его усилия, туберкулез его жены постепенно ухудшался. Ухудшение здоровья его жены заставило Квастлера устроиться на работу в Брукхейвенскую национальную лабораторию в Нью-Йорке, где он продолжал заниматься как радиационной, так и информационной биологией. [7] [2] Когда его жена умерла в 1963 году, Квастлер был опустошен. Он принял большую дозу таблеток, лег рядом с ней и держал ее за руку, пока не умер. Ричард Дибенкорн позже сказал: «Ни моя жена, ни я не можем вспомнить более неделимую пару, с которой мы столкнулись». [7] Хайнц фон Ферстер сказал о Квастлере, что он был «исключительно добросовестным, этически и морально сознательным человеком». [4]
Работайте с Данкофф
[ редактировать ]По словам Ферстера, Квастлер и Данкофф попытались ответить на следующую проблему:
Сколько бит там должно быть? А какова информативность того, что производит эти биты? Какова (на языке теории информации) связь между количеством разнообразия или сложности, которое эта система может создать и породить, и количеством разнообразия или сложности, с которыми она сама построена? [4]
По словам Лили Э. Кей, Квастлер и Данкофф создали «первое техническое применение теории Вайнера-Шеннона в генетике». [2] Квастлер и Данкофф предположили, что ошибки репликации, неизбежные при биологическом размножении, должны контролироваться статистическим процессом, который действует как «проверяющее устройство» внутри гена. Квастлер сравнил это с системой «сдержек и противовесов» в американской конституции. [2] В результате этой работы возникло положение, известное как «Закон Данкова». Нематематическая формулировка этого закона такова: «Наибольший рост происходит тогда, когда совершается наибольшее количество ошибок, необходимых для выживания». [8]
Возникновение биологической организации
[ редактировать ]В 1964 году посмертно была опубликована книга Квастлера «Возникновение биологической организации» . В 2002 году Гарольд Дж. Моровиц назвал ее «удивительно пророческой книгой», «на удивление современной по своему мировоззрению». В ней Квастлер выдвигает теорию возникновения, разрабатывая модель «серии возникновения от пробионтов к прокариотам». [5]
Работа основана на лекциях, прочитанных Квастлером во время весеннего семестра 1963 года, когда он был приглашенным профессором теоретической биологии в Йельском университете. В этих лекциях Квастлер утверждал, что образование одноцепочечных полинуклеотидов находится в пределах вероятности того, что могло произойти в добиологический период Земли. Однако он отметил, что полимеризация одноцепочечного полимера из мононуклеотидов протекает медленно, а его гидролиз – быстро; поэтому в закрытой системе, состоящей только из мононуклеотидов и их одноцепочечных полимеров, полимеризуется лишь небольшая часть имеющихся молекул. Однако одноцепочечный полимер может образовывать двухцепочечный полимер путем комплементарной полимеризации с использованием одноцепочечного полинуклеотида в качестве матрицы. Такой процесс является относительно быстрым, и полученный двухцепочечный полинуклеотид гораздо более стабилен, чем одноцепочечный, поскольку каждый мономер связывается не только вдоль сахарофосфатного остова, но и за счет межцепочечных связей между основаниями.
Способность к саморепликации, фундаментальная особенность жизни, появилась, когда двухцепочечные полинуклеотиды диссоциировали на одноцепочечные, и каждый из них служил матрицей для синтеза комплементарной цепи, производя две двухцепочечные копии. Такая система является изменчивой, поскольку могут происходить и распространяться случайные изменения отдельных базисов. Отдельные репликаторы с разными нуклеотидными последовательностями также могут конкурировать друг с другом за нуклеотидные предшественники. Мутации, влияющие на состояние сворачивания полинуклеотидов, могут влиять на соотношение ассоциации цепей к диссоциации и, следовательно, на способность к репликации. Состояние сворачивания также будет влиять на стабильность молекулы. Эти идеи затем были развиты для размышлений о возникновении генетической информации, синтезе белка и других общих особенностях жизни.
Лили Э. Кей говорит, что работы Квастлера «являются ярким примером хорошо аргументированных эпистемических поисков и любопытной дисциплинарной неудачи». Стремление Квастлера создать биологию, основанную на информации, было новаторским, но его работа «осложнена проблемами: устаревшими данными, необоснованными предположениями, некоторой сомнительной нумерологией и, что наиболее важно, неспособностью разработать экспериментальную программу». Однако «дискурсивная структура» Квастлера сохранилась. [2]
Спустя сорок пять лет после предложения Квастлера в 1964 году Линкольн и Джойс [9] описал перекрестно-каталитическую систему, в которой участвуют два фермента РНК (рибосимы), которые катализируют синтез друг друга из четырех компонентных субстратов. Этот синтез происходил в отсутствие белка и мог стать основой искусственной генетической системы.
Публикации
[ редактировать ]- Генри Квастлер, изд. (1953). Теория информации в биологии . Урбана: Издательство Университета Иллинойса.
- Йоки, Хьюберт ; Платцман, Роберт; Квастлер, Генри , ред. (1958). Симпозиум по теории информации в биологии . Пергамон Пресс.
- Квастлер, Генри (1964). Возникновение биологической организации . Издательство Йельского университета.
- Огенштейн, Лерой Г .; Мейсон, Рональд; Квастлер, Генри, ред. (1964). Достижения радиационной биологии, Том 1 . Нью-Йорк: Академическая пресса.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ КЕРТИС Х.Дж. ГЕНРИ КВАСЛЕР, 1908–1963. Радиат Рез. Январь 1964 г.; 21:3-4. ПМИД 14114194
- ^ Jump up to: а б с д и Лили Э. Кей «Кто написал книгу жизни?»: История генетического кода , Stanford University Press, 2000, стр. 115.
- ^ The Pittsburgh Press - 21 августа 1980 г., S-4.
- ^ Jump up to: а б с д Мюллер, Альберт (редактор), Майкл Касенбахер (перевод) « Начало неба и земли не имеет имени: семь дней с кибернетикой второго порядка» , Элинор Рукс, Fordham University Press, 2014, стр. 108–9.
- ^ Jump up to: а б Гарольд Дж. Моровиц, «Появление всего: как мир стал сложным» , Oxford University Press, 2004, стр. 12; 84
- ^ Квастлер, Генри (1964). Возникновение биологической организации . Издательство Йельского университета.
- ^ Jump up to: а б Дэниел Бауманн, «Гертруда Квастлер», 2013 Carnegie International , Художественный музей Карнаги, 2013.
- ^ С. М. Данкофф и Хенфри Квастлер (1953). «Информационное содержание и частота ошибок живых существ». В Генри Квастлере (ред.). Теория информации в биологии . Урбана: Издательство Университета Иллинойса. стр. 263–273.
- ^ Линкольн Т.А., Джойс Г.Ф. (февраль 2009 г.). «Самоподдерживающаяся репликация фермента РНК» . Наука . 323 (5918): 1229–32. Бибкод : 2009Sci...323.1229L . дои : 10.1126/science.1167856 . ПМК 2652413 . ПМИД 19131595 .