การทำงานที่ทับซ้อนกันระหว่างส่วนประกอบต่าง ๆ
ช่วยปกป้องระบบทางชีววิทยา
ความทนทานและความสามารถในการวิวัฒนาการในระบบสิ่งมีชีวิต
อันเดรียส วากเนอร์
สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน: 2005 408 หน้า $49.50, £32.50 0691122407 | ISBN: 0-691-12240-7
ปลอดภัยไว้ก่อน: เห็นได้ชัดว่าเครื่องบินต้องแข็งแกร่ง แต่ระบบชีวภาพก็ต้องเช่นกัน เครดิต: R. JUNO/CORBIS
เมื่อนั่ง20รับ100บนเครื่องบิน เราหวังว่ามันจะไม่ชนกัน สมมติฐานโดยปริยายเบื้องหลังความปรารถนานี้คือระบบทางชีววิทยาของเราจะไม่พังทลายเช่นกัน มันจึงเกิดขึ้นที่ระบบเหล่านี้ใช้คุณสมบัติหลายอย่างร่วมกัน ทั้งสองมีส่วนเฉพาะที่ทำหน้าที่บางอย่าง เครื่องบินได้รับการออกแบบโดยวิศวกร ซึ่งได้รับการออกแบบโดยวิวัฒนาการผ่านการคัดเลือกโดยธรรมชาติ ทั้งสองระบบดูแข็งแกร่งและยังเปราะบาง แต่เราจะปรับคุณสมบัติทั้งสองที่ดูเหมือนจะตรงกันข้ามได้อย่างไร? คำตอบหนึ่งคือพวกมันแข็งแกร่งและเปราะบางต่อการก่อกวนที่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งแข็งแกร่งต่อการก่อกวนที่พบได้บ่อยใน “เฉพาะ” ของพวกเขา อีกคำตอบคือความทนทานสามารถแลกกับคุณสมบัติอื่นๆ เช่น ราคาและอัตราการทำซ้ำ
ในหนังสือของเขา ความคงทนและความสามารถในการวิวัฒนาการในระบบสิ่งมีชีวิต แอนเดรียส แวกเนอร์ กล่าวถึงประเด็นร้อนบางประเด็นของชีววิทยาในปัจจุบัน เช่นเดียวกับคำในชื่อ คำหลักคือ ‘ช่องว่างที่เป็นกลาง’, ‘ความซ้ำซ้อน’ และ ‘เครือข่าย’ ซึ่งทั้งหมดนั้นทันสมัยอย่างมากอย่างไม่ต้องสงสัย แต่แฟชั่นก็ค่อยๆ จางลง และโดยปกติเพียงเศษเสี้ยวของการอ้างสิทธิ์ดั้งเดิมยังคงแข็งแกร่ง
ความแข็งแกร่งในระบบชีวภาพเป็นผลมาจากความซับซ้อนของระบบ นักชีววิทยาหลายคนสงสัยในแนวคิดและแบบจำลองในด้านความซับซ้อน แต่ฉันขอแนะนำให้พวกเขาเลิกสงสัยและอ่านหนังสือเล่มนี้ บทความของ Wagner เป็นมากกว่าชีววิทยาที่ดี ยังเป็นชีววิทยาที่น่าสนใจมาก รูปภาพถูกวาดด้วยมือที่มีความสามารถ แว็กเนอร์สำรวจตัวอย่างที่เกี่ยวข้องมากมาย ตั้งแต่รหัสพันธุกรรมไปจนถึงการออกแบบสิ่งมีชีวิต การนำคุณสมบัติของกรดไรโบนิวคลีอิกและโปรตีน ความสมบูรณ์อันน่าทึ่งของเส้นทางและเครือข่ายเมแทบอลิซึม เครือข่ายทางพันธุกรรมที่ไม่เรียบร้อยแต่แข็งแกร่งในการพัฒนา และเส้นทางการพัฒนามากมายที่สามารถนำไปสู่ โดยพื้นฐานแล้วรูปแบบผู้ใหญ่เดียวกัน ระดับของรายละเอียดเพียงพอในกรณีส่วนใหญ่ และคำถามและคำอธิบายมีความชัดเจน การรักษาทางคณิตศาสตร์นั้นง่ายต่อการติดตามและให้ข้อมูลเชิงลึกที่แท้จริง
ข้อดีอย่างหนึ่งของหนังสือเล่มนี้คือ
ผู้เขียนรู้มากเกี่ยวกับการจัดองค์กรทางชีววิทยาหลายระดับ ซึ่งมักไม่ค่อยมีใครพูดถึงสำหรับ ‘แพทย์เชิงซ้อน’ การกล่าวอ้างที่ผิดพลาดหลายประการและแบบจำลองที่ผิดพลาดของเครือข่ายทางชีววิทยาต่างๆ เกิดขึ้นจากการขาดความรู้เกี่ยวกับความซับซ้อนของปรากฏการณ์ทางชีววิทยา
หากฉันมีแง่มุมที่ชื่นชอบของหนังสือเล่มนี้ ก็คือการวิเคราะห์ช่องว่างที่เป็นกลางอย่างพิถีพิถันและชาญฉลาด และความเกี่ยวข้องของช่องว่างดังกล่าวสำหรับธีมหลักของหนังสือ โครงสร้างทางชีววิทยาสามารถจินตนาการได้ว่าฝังอยู่ใน ‘พื้นที่’ ที่เหมาะสม ช่องว่างของลำดับโปรตีน ตัวอย่างเช่น มีหลายมิติและไม่ต่อเนื่อง เนื่องจากโพลีเปปไทด์ประกอบด้วยกรดอะมิโนจำนวนเต็ม มีกรดอะมิโน 20 ชนิด ดังนั้นหากความยาวของโพลีเปปไทด์คือ 100 ดังนั้นสายโซ่โพลีเปปไทด์ที่ให้มาจะมี ‘เพื่อนบ้าน’ ที่ใกล้ที่สุด 1,900 (นั่นคือ 100 × 19) ซึ่งทั้งหมดแตกต่างกันโดยกรดอะมิโนเพียงตัวเดียวจาก ลำดับอ้างอิง เพื่อนบ้านเหล่านี้จำนวนมากมีหน้าที่ทางชีวภาพเหมือนกัน เพราะการเปลี่ยนแปลงกรดอะมิโนหนึ่งตัวมีผลเพียงเล็กน้อย แต่โปรตีนบางชนิดที่อยู่ไกลออกไปในพื้นที่นี้ (นั่นคือ มีกรดอะมิโนหลายชนิด) อาจมีหน้าที่เหมือนกัน ถ้าคุณจินตนาการว่าช่องว่างของ ‘ตัวแปรที่เป็นกลาง’ เหล่านี้ทั้งหมดถูกแรเงา พื้นที่ที่แรเงาจะประกอบขึ้นเป็น ‘ช่องว่างที่เป็นกลาง’ ของโปรตีนดั้งเดิมและบ่งบอกถึงความแข็งแกร่งของสิ่งมีชีวิต
คำบ่นเดียวของฉันคือฉันจะใช้คำว่า ‘โดเมน’ เนื่องจากบริเวณที่เป็นกลางเป็นพื้นที่ย่อยของพื้นที่โปรตีนทั้งหมด แต่ฉันหวังว่าจะไม่เกิดความสับสนมากนัก ผู้เขียนแสดงให้เห็นชัดเจนว่าแม้ว่าการวิเคราะห์พื้นที่เป็นกลางจะสนับสนุนหลักการเก่าของพันธุศาสตร์ของประชากรในหลายกรณี แต่บางครั้งก็ไม่เป็นเช่นนั้น ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาความถูกต้องที่จำกัดของหลักการ Haldane–Muller ซึ่งระบุว่าโหลดการกลายพันธุ์ขึ้นอยู่กับอัตราการกลายพันธุ์เท่านั้น พบว่าความฟิตเฉลี่ยขึ้นอยู่กับความแข็งแกร่งของประชากร ซึ่งแท้จริงแล้วเป็นหน้าที่ของโครงสร้างของพื้นที่ว่างที่เป็นกลาง
ฉันต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมว่าระบบประสาทเข้ากับกรอบงานของหนังสือของ Wagner ได้อย่างไร เราทราบจากการศึกษาตั้งแต่ไซแนปส์ไปจนถึงรูปร่างของเซลล์และกายวิภาคศาสตร์เชิงหน้าที่ ตัวอย่างเช่น ในระดับต่างๆ มากมาย สมองจำนวนมากสามารถมีหน้าที่เดียวกันโดยพื้นฐานแล้ว ซึ่งสอดคล้องกับการวิเคราะห์ของวากเนอร์เรื่อง ‘ความทนทานแบบกระจาย’ แต่ฉันตระหนักดีว่าเรื่องราวที่ดีที่สุดยังต้องจบลงที่ไหนสักแห่งและปล่อยให้ที่ว่างสำหรับอนาคต20รับ100
