Естественная генная инженерия
Естественная генная инженерия (NGE) — это класс процессов, предложенный молекулярным биологом Джеймсом А. Шапиро для объяснения новшеств, созданных в ходе биологической эволюции. Шапиро развил эту работу в нескольких рецензируемых публикациях, начиная с 1992 года, а затем в своей книге 2011 года «Эволюция: взгляд из 21 века» , второе издание которой было обновлено в 2022 году. [1] Он использует NGE для объяснения нескольких предложенных контрпримеров центральной догме молекулярной биологии (предложение Фрэнсиса Крика 1957 года о том, что направление потока информации о последовательностях - только от нуклеиновой кислоты к белкам, а не наоборот). Шапиро опирался на такие разнообразные работы, как адаптивность иммунной системы млекопитающих, мерцательные макронуклеары и эпигенетика . Работа приобрела некоторую известность после того, как ее поддержали сторонники разумного замысла , несмотря на явное отрицание Шапиро этого движения.
Концепция
[ редактировать ]Шапиро впервые изложил свои идеи естественной генной инженерии в 1992 году. [2] и продолжал развивать их как в основной научной литературе, так и в основной научной литературе. [3] [4] [5] [6] и в работе, направленной на более широкую аудиторию, [7] [8] кульминацией стала публикация в 2011 году книги «Эволюция: взгляд из XXI века» (второе издание в 2022 году). [9] ).
Естественная генная инженерия является реакцией на современный синтез и центральную догму молекулярной биологии . Современный синтез был сформулирован до выяснения структуры двойной спирали ДНК и становления молекулярной биологии в ее нынешнем статусе. Учитывая то, что было известно в то время, простая и мощная модель генетических изменений посредством ненаправленной мутации (в широком смысле описываемой как « случайная ») и естественного отбора считалась достаточной для объяснения эволюции, наблюдаемой в природе. С открытием природы и роли нуклеиновых кислот в генетике эта модель породила Фрэнсиса Крика : «[Последовательная] информация не может быть передана обратно от белка ни к белку, ни к нуклеиновой кислоте». так называемую Центральную догму молекулярной биологии [10] [11]
Шапиро отмечает, что несколько клеточных систем могут влиять на ДНК в ответ на определенные стимулы окружающей среды. Эти «направленные» изменения противостоят как ненаправленным мутациям в современном синтезе, так и (в интерпретации Шапиро) запрету на поступление информации из окружающей среды в геном.
В статье Genetica 1992 года , в которой была представлена эта концепция, Шапиро начинает с перечисления трех уроков молекулярной генетики:
- существует удивительное количество генетических консерваций, невзирая на таксономические границы,
- мозаичная структура генома приводит к тому, что множество нелокальных генов оказывают множественные филогенные эффекты, и, опираясь на работу своей подруги и соавтора Барбары МакКлинток ,
- существование множества клеточных механизмов (включая мобильные генетические элементы ), способных реструктурировать ДНК.
Из этого Шапиро заключает:
[Можно утверждать, что большая часть изменений генома в ходе эволюции является результатом процесса генной инженерии, использующего биохимические системы для мобилизации и реорганизации структур ДНК, присутствующих в живых клетках. [2]
Связь с интеллектуальным замыслом
[ редактировать ]В статье Boston Review 1997 года Шапиро перечисляетчетыре категории открытий, сделанных в молекулярной биологии, которые, по егооценки, не учитываются должным образом в современном синтезе : организация генома , возможности клеточного восстановления , мобильные генетические элементы и обработка клеточной информации. [12] Шапиро заключает:
Какое значение имеет возникающий интерфейс между биологией и информацией?наука поддерживает размышления об эволюции? Это открывает возможностьтак горячо обращаясь к центральному вопросу с научной, а не идеологической точки зрения.оспаривается фундаменталистами с обеих сторон креационистско-дарвинистских дебатов:Действует ли какой-либо руководящий разум в происхождении видов, демонстрирующихизысканные адаптации, которые варьируются от репрессии лямбда-профага до Кребсацикл через митотический аппарат и глаз к иммунной системе, мимикрию,и социальная организация? [12]
В частности, в контексте статьи и работы Шапиро «ЕстественныеГенная инженерия в целом должна найти «руководящий разум».внутри клетки. (Например, в эссе Huffington Post , озаглавленномПознание клеток и принятие клеточных решений [13] Шапироопределяет когнитивные действия как действия, «основанные на знаниях и предполагающие принятие соответствующих решений».к полученной информации», утверждая, что клетки соответствуют этому критерию.) Однакосочетание несогласия с «Современным синтезом» и обсуждениятворческий интеллект привлек внимание защитников к его работеинтеллектуального дизайна .
Естественная генная инженерия была названа законным научным спором (в отличие от споров, поднятых различными направлениями креационизма ). [14] Хотя Шапиро считает вопросы, поднятые «Разумным замыслом», интересными, он расходится с креационистами, считая эти проблемы научно разрешимыми (в частности, понимая, какую роль NGE играет в эволюции новизны). [6]
С публикацией книги «Эволюция: взгляд из XXI века »Работа Шапиро снова стала предметом обсуждения в сообществе интеллектуальных дизайнеров.В разговоре с Шапиро Уильям Дембски спросил Шапиро.мысли о происхождении природных генно-инженерных систем. Шапиро ответил, что «откуда они вообще взялись — это не тот вопрос, на который мы можем реально ответить прямо сейчас». [15] Хотя Дембски считает, что эта позиция, по крайней мере, не противоречит позиции IntelligentДизайн, Шапиро открыто и неоднократно отвергал как креационизм, так иобщий [16] и интеллектуальный дизайн в частности. [17]
Критика
[ редактировать ]Хотя Шапиро разработал NGE в рецензируемой литературе, эта идея привлекла гораздо больше внимания, когда он резюмировал свою работу в своей книге « Эволюция: взгляд из 21 века» . [18] Отчасти благодаря обсуждению движения «Разумный замысел» книга получила широкую и критическую рецензию. [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] Критика делится на две основные категории:
- Теория переходит черту телеологии , примером которой является обзор, написанный Ларри Мораном. [19] Форма аргументации Шапиро имеет сходство с некоторыми аргументами креационистов о том, что наблюдаемая биология не может быть объяснена комбинацией «случайной» (ненаправленной) мутации и естественного отбора. Один из многих стандартных ответов на эти аргументы заключается в том, что биологию можно в достаточной степени объяснить, не ссылаясь на высшие причины. Взгляд Шапиро существенно отличается от взглядов креационистов, не в последнюю очередь потому, что его высшие причины существуют только на уровне клеточных механизмов. Однако для критика, не убежденного в необходимости высших причин, неубедительно заменять сверхъестественное материальными высшими причинами.
- Шапиро неверно интерпретирует центральную догму. Понимание Шапиро центральной догмы требует, чтобы только случайные мутации могли быть корнем эволюционных изменений. Если такое прочтение верно, то, игнорируя небрежность такого применения термина « случайный », несколько механизмов, выявленных Шапиро ( например , эпигенетика ), действительно фальсифицируют эту теорию. Однако Крик и генетики в целом уже давно хорошо знали о существовании мутагенов ко времени формулировки и повторения центральной догмы, а фактически до открытия механизмов биологической наследственности. [29] Более консервативная интерпретация, по словам Маршалла Ниренберга , заключается в том, что «ДНК превращает РНК в белок». [30] При таком прочтении не следует ожидать, что белки будут модифицировать ДНК, но Шапиро приводит множество примеров того, где это происходит, включая модификацию гистонов , мутагенные подклассы ферментов вырезания и репарации , обширную регуляцию мобильных генетических элементов и различные классы регуляции РНК, а также прямая модификация нуклеотидов посредством метилирования цитозина и ферментативного дезаминирования . [31]
Шапиро ответил на обзор в Evolutionary Intelligence . [32]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ "21st_Cent_View_Evol.shtml" . shapiro.bsd.uchicago.edu . Проверено 16 января 2023 г.
- ^ Jump up to: а б Шапиро, Джеймс А. (1992). «Естественная генная инженерия в эволюции» (PDF) . Генетика . 86 (1–3): 99–111. дои : 10.1007/BF00133714 . ПМИД 1334920 . S2CID 5983884 .
- ^ Шапиро, Джеймс А. (1997). «Организация генома, естественная генная инженерия и адаптивная мутация» (PDF) . Тенденции в генетике . 13 (3): 98–104. дои : 10.1016/S0168-9525(97)01058-5 . ПМИД 9066268 .
- ^ Шапиро, Джеймс А. (январь 2005 г.). «Взгляд на эволюцию в XXI веке: архитектура геномной системы, повторяющаяся ДНК и естественная генная инженерия» (PDF) . Джин . 345 (1): 91–100. дои : 10.1016/j.gene.2004.11.020 . ПМИД 15716117 . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Шапиро, Джеймс А. (1999). «Мобильные элементы как ключ к взгляду на эволюцию в XXI веке» (PDF) . Генетика . 107 (1–3): 171–179. дои : 10.1023/A:1003977827511 . ПМИД 10952210 . S2CID 7952900 .
- ^ Jump up to: а б Шапиро, Джеймс А. (2002). «Организация и реорганизация генома в эволюции: форматирование для вычислений и функций» (PDF) . Анналы Нью-Йоркской академии наук . 981 : 111–134. дои : 10.1111/j.1749-6632.2002.tb04915.x . ПМИД 12547677 . S2CID 5296727 .
- ^ Шапиро, Джеймс А. (май 1999 г.). «Архитектура геномной системы и естественная генная инженерия в эволюции». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 870 (1): 23–35. Бибкод : 1999NYASA.870...23S . дои : 10.1111/j.1749-6632.1999.tb08862.x . ПМИД 10415470 . S2CID 21506885 .
- ^ Шапиро, Джеймс А. (декабрь 2007 г.). «Бактерии маленькие, но не глупые: познание, естественная генная инженерия и социобактериология» (PDF) . Исследования по истории и философии науки. Часть C: Исследования по истории и философии биологических и биомедицинских наук . 38 (4): 807–819. CiteSeerX 10.1.1.371.1320 . дои : 10.1016/j.shpsc.2007.09.010 . ПМИД 18053935 . Архивировано из оригинала (PDF) 27 июля 2011 г.
- ^ "21st_Cent_View_Evol.shtml" . shapiro.bsd.uchicago.edu . Проверено 16 января 2023 г.
- ^ Крик, FHC (1958): О синтезе белка. Симп. Соц. Эксп. Биол. XII, 139–163. (pdf, ранний вариант оригинальной статьи)
- ^ Крик Ф. (август 1970 г.). «Центральная догма молекулярной биологии» (PDF) . Природа . 227 (5258): 561–3. Бибкод : 1970Natur.227..561C . дои : 10.1038/227561a0 . ПМИД 4913914 . S2CID 4164029 .
- ^ Jump up to: а б Шапиро, Джеймс (февраль – март 1997 г.). «Третий путь» . Бостонское обозрение . Архивировано из оригинала 4 марта 2012 г. Проверено 29 сентября 2012 г.
- ^ Шапиро, Джеймс А. (19 марта 2012 г.). «Клеточное познание и принятие клеточных решений» . Хаффингтон Пост .
- ^ Коперски, Джеффри (июнь 2008 г.). «Два плохих способа атаковать разумный замысел и два хороших» (PDF) . Зайгон . 43 (2): 443–449. дои : 10.1111/j.1467-9744.2008.00926.x . [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Дембски, Уильям (12 января 2012 г.). «Является ли Джеймс Шапиро теоретиком дизайна?». Новости и мнения об эволюции .
{{cite web}}: Отсутствует или пусто|url=( помощь ) - ^ Шапиро, Джеймс А. (16 апреля 2012 г.). «Как лучше всего бороться с сверхъестественными людьми в области науки и эволюции?» . Хаффингтон Пост.
- ^ Шапиро, Джеймс А. (8 января 2012 г.). «Эволюционные уроки супербактерий» . Хаффингтон Пост.
- ^ Шапиро, Джеймс А. (2011). Эволюция: взгляд из XXI века . ФТ Пресс. п. 272. ИСБН 978-0132780933 .
- ^ Jump up to: а б Моран, Лоуренс А. (май – июнь 2011 г.). «(Обзор) Эволюция: взгляд из XXI века» . Отчеты Национального центра научного образования . 32,3 (9): 1–4. Архивировано из оригинала 15 сентября 2013 г. Проверено 16 августа 2012 г.
- ^ Сойхе, Катал (2012). «(Обзор) Эволюция: взгляд из XXI века» . Тенденции в эволюционной биологии . 4 (е6): 32–33. дои : 10.4081/eb.2012.e6 .
- ^ Безак, Ева (2011). «(Обзор) Эволюция: взгляд из 21 века». Австралазийские физико-технические науки в медицине . 34 (4): 643–645. дои : 10.1007/s13246-011-0110-4 . S2CID 30635367 .
- ^ Пенни, Дэвид (июнь 2012 г.). «(Обзор) Эволюция: взгляд из XXI века» . Систематическая биология . 61 (4): 709–710. дои : 10.1093/sysbio/sys006 .
- ^ Уилкинс, Адам С. (январь 2012 г.). «(Обзор) Эволюция: взгляд из XXI века» . Геномная биология и эволюция . 4 (4): 423–426. дои : 10.1093/gbe/evs008 . ПМЦ 3342868 .
- ^ Буратти, Эмануэле (2012). «Эволюционные уроки для молекулярных биотехнологов XXI века». Молекулярная биотехнология . 52 (1): 89–90. дои : 10.1007/s12033-011-9472-9 . S2CID 85337691 .
- ^ Ли, Хайпэн (декабрь 2011 г.). «За пределами наших невооруженных глаз» . Журнал молекулярно-клеточной биологии . 4 (1): 63. doi : 10.1093/jmcb/mjr048 .
- ^ Ю, Сяобо (2012). «Провокационный взгляд на эволюцию в эпоху генома». Границы в биологии . 7 (2): 93–95. дои : 10.1007/s11515-012-1203-5 . S2CID 45141312 .
- ^ Ассери, Дэвид В. (2011). «Естественная генная инженерия: интеллект и дизайн в эволюции?» (PDF) . Микробная информатика и экспериментирование . 1 (11): 11. дои : 10.1186/2042-5783-1-11 . ПМЦ 3372291 .
- ^ Кучера, Ульрих (сентябрь 2012 г.). « (Обзор) Эволюция: взгляд из 21 века ». В Хеттеке, Дитмар (ред.). Информационный бюллетень Международной группы преподавания истории, философии и естественных наук . Том. 21.
{{cite book}}: Внешняя ссылка в|chapter= - ^ Морган, Томас Хант. Механизм менделевской наследственности Нью-Йорк, Холт, 1915 г. [1]
- ^ Ливитт, Сара А.; Маршалл Ниренберг (июнь 2010 г.). «Расшифровка генетического кода: Маршалл Ниренберг» . Управление истории НИЗ.
- ^ Шапиро, Джеймс А. (июль 2013 г.). «Как жизнь меняется сама по себе: геном чтения и записи (RW)» (PDF) . Обзоры физики жизни . 10 (3): 287–323. Бибкод : 2013PhLRv..10..287S . CiteSeerX 10.1.1.371.35 . дои : 10.1016/j.plrev.2013.07.001 . ПМИД 23876611 .
- ^ Шапиро, Джеймс А. (2012). «Ответ на рецензию Полины Хогевег на мою книгу «Эволюция: взгляд из 21 века» » . Эволюционный интеллект . 5 (3): 211. дои : 10.1007/s12065-012-0074-7 .