Джеральд Эдельман - Gerald Edelman

Джеральд Эдельман
Профессор Джеральд М. Эдельман (обрезано) .jpg
Джеральд М. Эдельман в 2010 году.
Родившийся
Джеральд Морис Эдельман

(1929-07-01)1 июля 1929 г.
Озон-парк, Квинс, Нью-Йорк
Умер17 мая 2014 г.(2014-05-17) (84 года)
Ла-Хойя, Калифорния
НациональностьАмериканец
Альма-матерКолледж Урсинус, Медицинский факультет Пенсильванского университета, Университет Рокфеллера
Супруг (а)Максин М. Моррисон (м. 1950; 3 ребенка)
НаградыНобелевская премия по физиологии и медицине в 1972 г.
Научная карьера
ПоляИммунология
Неврология
Философия разума

Джеральд Морис Эдельман (/ˈɛdəlмən/; 1 июля 1929-17 мая 2014) был американцем биолог кто поделился 1972 Нобелевская премия по физиологии и медицине для работы с Родни Роберт Портер на иммунная система.[1] Исследование Эдельмана, удостоенное Нобелевской премии, касалось открытия структуры антитело молекулы.[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 работой над иммунной системой, за которую он выиграл Нобелевская премия, и его более поздняя работа в нейробиология И в философия разума.

Ранние годы

Джеральд Эдельман родился в 1929 году.[3] в Озон-парк, Куинс, Нью-Йорк, чтобы Еврейский родители, врач Эдвард Эдельман и Анна (урожденная Фридман) Эдельман, работавшие 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 концертного скрипача, и вместо этого решил заняться медицинскими исследованиями.[5] Он учился в государственных школах Нью-Йорка, окончив Средняя школа Джона Адамса,[6] и иду в колледж в Пенсильвания где он закончил с отличием с Б.С. из Колледж Урсинус в 1950 г. и получил M.D. от Медицинский факультет Пенсильванского университета в 1954 г.[4]

Карьера

Проработав год в Фонде медицинской физики Джонсона, Эдельман стал резидент на Массачусетская больница общего профиля; затем он практиковал медицину во Франции, работая с Медицинский корпус армии США.[4] В 1957 году Эдельман присоединился к Институт медицинских исследований Рокфеллера в качестве аспиранта, работая в лаборатории Генри Кункеля и получив степень Кандидат наук. в 1960 г.[4] Институт сделал его помощником (позже помощником) декана аспирантуры; в 1966 году он стал профессором школы.[4] В 1992 году он переехал в Калифорния и стал профессором нейробиология в Научно-исследовательский институт Скриппса.[7]

После получения Нобелевской премии Эдельман начал исследования в области регулирования первичной клеточные процессы, особенно контроль роста клеток и развития многоклеточные организмы, уделяя особое внимание межклеточным взаимодействиям на ранних этапах эмбриональное развитие и в формировании и функционировании нервной системы. Эти исследования привели к открытию молекулы клеточной адгезии (CAM), которые направляют основные процессы, помогающие животному достичь своей формы и формы, и с помощью которых строятся нервные системы. Одно из самых значительных открытий, сделанных в ходе этого исследования, заключается в том, что предшественник ген молекула адгезии нервной клетки дала начало всей молекулярной системе адаптивный иммунитет.[8]

Нобелевская премия

Во время службы в армии в Париже Эдельман прочитал книгу, которая вызвала у него интерес. антитела.[9] Он решил, что, поскольку в книге так мало говорится об антителах, он продолжит их исследование по возвращении в Соединенные Штаты, что побудило его заняться изучением физическая химия за его докторскую степень 1960 г.[9] Исследования Эдельмана и его коллег и Родни Роберт Портер В начале 1960-х произошел фундаментальный прорыв в понимании химической структуры антитела, открыв дверь для дальнейших исследований.[10] Для этой работы Эдельман и Портер поделились Нобелевская премия по физиологии и медицине в 1972 г.[1]

В своем пресс-релизе о Нобелевской премии 1972 г. Каролинский институт высоко оценил работу Эдельмана и Портера как крупный прорыв:

Влияние открытий Эдельмана и Портера объясняется тем, что они дали ясную картину структуры и механизма действия группы биологически особо важных веществ. Этим они заложили прочную основу для действительно рациональных исследований, чего ранее в иммунологии не хватало. Их открытия, несомненно, представляют собой прорыв, который сразу же вызвал активную исследовательскую деятельность во всем мире во всех областях иммунологической науки, дав результаты, имеющие практическое значение для клинической диагностики и терапии.[11]

Дисульфидные связи

Диаграмма, иллюстрирующая дисульфидные связи (красный), которые связывают свет (зеленый) и тяжелый (синий) белковые субъединицы Иммуноглобулин G (IgG) молекулы. Эта диаграмма также иллюстрирует относительные положения 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 вместе белковые субъединицы.[2] Белковые субъединицы антител бывают двух типов: тяжелые цепи большего размера и легкие цепи меньшего размера. Две легкие и две тяжелые цепи связаны дисульфидными связями с образованием функционального антитела.

Молекулярные модели структуры антител

Используя экспериментальные данные своего собственного исследования и работы других, Эдельман разработал молекулярные модели белков антител.[12] Ключевой особенностью этих моделей была идея, что антиген связывающие домены антител (Fab ) включают аминокислоты из обоих свет и тяжелый белковые субъединицы. Межцепочечные дисульфидные связи помогают объединить две части антигенсвязывающего домена.

Секвенирование антител

Эдельман и его коллеги использовали цианоген бромид и протеазы фрагментировать белковые субъединицы антитела на более мелкие части, которые можно анализировать для определения их аминокислотная последовательность.[13][14] В то время, когда была определена первая полная последовательность антител (1969)[15] это была самая большая полная последовательность белка, которую когда-либо определяли. Доступность аминокислотных последовательностей белков антител позволила признать тот факт, что организм может продуцировать множество различных белков антител с похожими константными областями антител и расходящимися антителами. вариабельные области.

Топобиология

Топобиология - это теория Эдельмана, которая утверждает, что морфогенез управляется различными адгезивными взаимодействиями между гетерогенными популяциями клеток, и объясняет, как одна клетка может дать начало сложному многоклеточному организму. Как было предложено Эдельманом в 1988 году, топобиология - это процесс, который формирует и поддерживает дифференцированные ткани и приобретается за счет энергетически благоприятной сегрегации клеток через гетерологичные клеточные взаимодействия.

Теория сознания

Смотрите также: Вторичное сознание

В своей более поздней карьере Эдельман был известен своей теорией сознание, задокументированные в трилогии технических книг и в нескольких последующих книгах, написанных для широкой аудитории, включая Яркий воздух, сияющий огонь (1992),[16][17] Вселенная сознания (2001, с Джулио Тонони ), Шире неба (2004) и Вторая природа: наука о мозге и человеческие знания (2007).

В Вторая натура Эдельман определяет человеческое сознание как:

"... что вы теряете при входе в глубокий сон без сновидений ... глубокую анестезию или кому ... что вы восстанавливаете после выхода из этих состояний. [] переживание единой сцены, состоящей из различных сенсорных реакций ... воспоминаний. .. расположение ... "

Первая из технических книг Эдельмана, Внимательный мозг (1978),[18] развивает свою теорию Нейронный дарвинизм, который основан на идее пластичности нейронной сети в ответ на окружающую среду. Вторая книга, Топобиология (1988),[19] предлагает теорию того, как исходная нейронная сеть новорожденного мозг устанавливается во время разработки эмбрион. Памятный подарок (1990)[20] содержит развернутое изложение его теории сознание.

В своих книгах Эдельман предложил биологическую теорию сознания, основанную на его исследованиях иммунной системы. Он явно поместил свою теорию в Чарльз Дарвин Теория Естественный отбор, цитируя ключевые постулаты теории популяций Дарвина, которая постулирует, что индивидуальная изменчивость внутри вида обеспечивает основу для естественного отбора, который в конечном итоге приводит к эволюции новых видов.[21] Он явно отверг дуализм а также отклонил новые гипотезы, такие как так называемая «вычислительная» модель сознания, которые сравнивают функции мозга с операциями компьютера. Эдельман утверждал, что разум и сознание - это чисто биологические явления, возникающие в результате сложных клеточных процессов в мозгу, и что развитие сознания и интеллекта можно объяснить с помощью теории Дарвина.

Теория Эдельмана пытается объяснить сознание с точки зрения морфологии мозга. Мозг новорожденного ребенка состоит из огромной популяции нейронов (примерно 100 миллиард клеток), а те, которые переживают начальные фазы роста и развития, составят примерно 100 триллион связи друг с другом. Образец мозговой ткани размером со спичечную головку содержит около миллиарда соединений, и если мы рассмотрим, как эти нейронные связи могут быть по-разному скомбинированы, количество возможных перестановок станет сверхастрономическим - порядка десяти, за которыми следуют миллионы нулей. .[22] Молодой мозг содержит гораздо больше нейронов, чем в конечном итоге доживет до зрелости, и Эдельман утверждал, что эта избыточная емкость необходима, потому что нейроны - единственные клетки в организме, которые не могут быть обновлены, и потому что только те клетки и сети, которые лучше всего приспособлены к их конечной цели, будут выбираться по мере их организации в нейронные группы.

Нейронный дарвинизм

Теория Эдельмана о групповом отборе нейронов, известная также как «Нейронный дарвинизм ', имеет три основных принципа - отбор в процессе развития, экспериментальный отбор и возвращение.

  1. Развивающий отбор - формирование общей анатомии мозга контролируется генетическими факторами, но у любого индивидуума связь между нейронами на синаптическом уровне и их организация в функциональные нейрональные группы определяется соматическим отбором во время роста и развития. Этот процесс порождает огромную изменчивость в нейронных схемах, таких как отпечаток пальца или Ирис, у двух людей не будет абсолютно одинаковых синаптических структур в любой сопоставимой области ткани мозга. Их высокая степень функциональной пластичности и необычайная плотность их взаимосвязей позволяет нейронным группам самоорганизовываться во многие сложные и адаптируемые «модули». Они состоят из множества различных типов нейронов, которые обычно более тесно и плотно связаны друг с другом, чем с нейронами в других группах.
  2. Опытный отбор - Перекрывая начальный рост и развитие мозга и распространяясь на всю жизнь человека, непрерывный процесс синаптического отбора происходит в разнообразных репертуарах нейронных групп. Этот процесс может усиливать или ослаблять связи между группами нейронов, и он ограничивается ценностными сигналами, которые возникают в результате активности восходящих систем мозга, которые постоянно модифицируются успешным выходом. Экспериментальный отбор порождает динамические системы, которые могут «отображать» сложные пространственно-временные события от органов чувств, систем тела и других нейронных групп в мозгу на другие выбранные нейронные группы. Эдельман утверждает, что этот динамический селективный процесс прямо аналогичен процессам отбора, которые действуют на популяции особей в виде видов, и также указывает, что эта функциональная пластичность является обязательной, поскольку даже обширных возможностей кодирования всего человеческого генома недостаточно для явно указать астрономически сложные синаптические структуры развивающегося мозга.[23]
  3. Возвращение
    Основная статья: Reentry (нейронная схема)
    - концепция реентерабельной передачи сигналов между группами нейронов. Он определяет повторный вход как постоянный рекурсивный динамический обмен сигналами, который происходит параллельно между картами мозга и который непрерывно связывает эти карты друг с другом во времени и пространстве (клип: Эдельман демонстрирует спонтанное групповое формирование среди нейронов с возвратными связями.[24]). Повторный вход зависит от своих операций в запутанных сетях массивно параллельных взаимных связей внутри и между нейронными группами, которые возникают в результате процессов эволюционного и эмпирического отбора, описанных выше. Эдельман описывает повторное вхождение как «форму продолжающегося отбора более высокого порядка ... который кажется уникальным для мозга животных» и что «нет другого объекта в известной вселенной, столь полностью отличающегося возвратной схемой, как человеческий мозг».

Теория эволюции

Эдельман и Галли первыми указали на распространение вырождение в биологических системах и фундаментальную роль, которую вырождение играет в облегчении эволюции.[25]

Более поздняя карьера

Эдельман основал и руководил Институт неврологии, некоммерческий исследовательский центр в Сан Диего в период с 1993 по 2012 год изучали биологические основы высших функций мозга у людей. Он входил в научный совет проекта World Knowledge Dialogue.[26]

Эдельман был членом Фестиваль науки и техники США Консультативный совет.[27]

Личное

Эдельман женился на Максин М. Моррисон в 1950 году.[4] У них есть два сына, Эрик, визуальный художник в Нью-Йорке и Дэвид, адъюнкт-профессор нейробиологии в Университет Сан-Диего. Их дочь, Джудит Эдельман, это мятлик музыкант, музыкант и писатель. Некоторые наблюдатели[ВОЗ? ] отметили, что персонаж в Ричард Пауэрс ' Создатель эха может быть кивком Эдельману.

Здоровье и смерть

Позже в его жизни он рак простаты и болезнь Паркинсона.[28] Эдельман умер 17 мая 2014 г. в г. Ла-Хойя, Калифорния, 84 года.[3][29][30]

Библиография

  • Нейронный дарвинизм: Теория отбора нейронных групп (Основные книги, Нью-Йорк, 1987 г.). ISBN  0-19-286089-5
  • Топобиология: введение в молекулярную эмбриологию (Basic Books, 1988, переиздание 1993) ISBN  0-465-08653-5
  • Запоминающееся настоящее: биологическая теория сознания (Основные книги, Нью-Йорк, 1990). ISBN  0-465-06910-X
  • Яркий воздух, сияющий огонь: о материи разума (Основные книги, 1992 г., повторное издание 1993 г.). ISBN  0-465-00764-3
  • Мозг, Эдельман и Жан-Пьер Шенжу, редакторы, (Transaction Publishers, 2000). ISBN  0-7658-0717-3
  • Вселенная сознания: Как материя становится воображением, Эдельман и Джулио Тонони, соавторы, (Basic Books, 2000, Reprint edition 2001). ISBN  0-465-01377-5
  • Шире неба: Феноменальный дар сознания (Yale Univ. Press 2004) ISBN  0-300-10229-1
  • Вторая природа: наука о мозге и человеческие знания (Издательство Йельского университета, 2006 г.) ISBN  0-300-12039-7

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Джеральд М. Эдельман на Nobelprize.org Отредактируйте это в Викиданных, по состоянию на 11 октября 2020 г.
  2. ^ а б Структурные различия между антителами разной специфичности В архиве 8 мая 2006 г. Wayback Machine Дж. М. Эдельман, Б. Бенацерраф, З. Яичник и М. Д. Пулик в Proc Natl Acad Sci U S A (1961) том 47, страницы 1751-1758.
  3. ^ а б Рутисхаузер, Урс (2014). «Джеральд Эдельман (1929–2014), биолог, получивший Нобелевскую премию за определение структуры антител». Природа. 510 (7506): 474. Bibcode:2014Натура.510..474R. Дои:10.1038 / 510474a. PMID  24965643.
  4. ^ а б c d е ж Одельберг, Вильгельм, изд. (1973). "Джеральд М. Эдельман: Биография". Нобелевский приз 1972 года. Нобелевский фонд. Получено 27 сентября, 2007. (Включая Приложение, май 2005 г.)
  5. ^ Выступление Эдельмана в радиоинтервью с физиком в 2008 г. Мичио Каку (хозяин Исследование).
  6. ^ Раво, Ник (7 января 1987 г.). "Attention Bewilders Queens High School". Нью-Йорк Таймс.
  7. ^ "Джеральд М. Эдельман: биография" (PDF). Получено 27 сентября, 2007.
  8. ^ Nobelprize.org - биография Джеральда М. Эдельмана
  9. ^ а б "Профиль Frontiers: Джерри Эдельман". 21 ноября 2000 г.. Получено 27 сентября, 2007.
  10. ^ "Нобелевская премия по физиологии и медицине 1972 г." (Пресс-релиз). Karolinksa Institutet. Октябрь 1972 г.. Получено 27 сентября, 2007. Их открытия явно представляют собой прорыв, который сразу же вызвал бурную исследовательскую деятельность во всем мире ...
  11. ^ Пресс-релиз Каролинского института, октябрь 1972 г.
  12. ^ Edelman, G .; Галли, Дж. (1964). «Модель молекулы антитела 7S». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 51 (5): 846–853. Bibcode:1964ПНАС ... 51..846Э. Дои:10.1073 / пнас.51.5.846. ЧВК  300172. PMID  14173001.
  13. ^ Cummingham, B .; Gottlieb, P .; Кенигсберг, Вт .; Эдельман, Г. (1968). «Ковалентная структура гамма-G-иммуноглобулина человека. V. Неполная аминокислотная последовательность легкой цепи». Биохимия. 7 (5): 1983–1994. Дои:10.1021 / bi00845a049. PMID  5650389.
  14. ^ Gottlieb, P.D .; Cunningham, B.A .; Waxdal, M. J .; Кенигсберг, В. Х .; Эдельман, Г. М. (1968). «Вариабельные области тяжелой и легкой полипептидных цепей одной и той же молекулы гамма-G-иммуноглобулина». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 61 (1): 168–175. Bibcode:1968ПНАС ... 61..168Г. Дои:10.1073 / пнас.61.1.168. ЧВК  285919. PMID  4177258.
  15. ^ Эдельман, Г. М .; Cunningham, B.A .; Gall, W. E .; Gottlieb, P.D .; Rutishauser, U .; Waxdal, M. J. (1969). «Ковалентная структура всей молекулы гамма-иммуноглобулина». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 63 (1): 78–85. Bibcode:1969ПНАС ... 63 ... 78Э. Дои:10.1073 / pnas.63.1.78. ЧВК  534037. PMID  5257969.
  16. ^ Таубер, Альфред И. (19 ноября 1992 г.). "Обзор Яркий воздух, сияющий огонь: о разуме Джеральда М. Эдельмана ". N Engl J Med. 327 (21): 1535–1536. Дои:10.1056 / NEJM199211193272119.
  17. ^ "Обзор Яркий воздух, сияющий огонь: о материи разума Джеральд Эдельман ". Киркус Отзывы. 20 апреля 1992 г.
  18. ^ Джеральд М. Эдельман (1978). Внимательный мозг: корковая организация и групповая селективная теория высших функций мозга. MIT Press. ISBN  9780262050203.
  19. ^ Джеральд М. Эдельман (1988). Топобиология: введение в молекулярную эмбриологию. Основные книги. ISBN  9780465086344.
  20. ^ Джеральд М. Эдельман (1989). Запоминающееся настоящее: биологическая теория сознания. Основные книги. ISBN  9780465069101.
  21. ^ Джеральд М. Эдельман, Жан-Пьер Ченюкс (2001). Мозг. Издатели транзакций. п. 45.CS1 maint: использует параметр авторов (ссылка на сайт)
  22. ^ Джеральд Эдельман (1992). Яркий воздух, сияющий огонь. Пингвин. п. 17.
  23. ^ Джеральд Эдельман, Яркий воздух, сияющий огонь (Пингвин, 1992), стр.224
  24. ^ Джеральд Эдельман: "От динамики мозга к сознанию: прелюдия к будущему устройств на основе мозга ", Видео, Лекция IBM по когнитивным вычислениям, июнь 2006 г.
  25. ^ Эдельман и Галли (2001). «Вырожденность и сложность биологических систем». Труды Национальной академии наук США. 98 (24): 13763–13768. Bibcode:2001PNAS ... 9813763E. Дои:10.1073 / pnas.231499798. ЧВК  61115. PMID  11698650.
  26. ^ «Диалог мировых знаний». Получено 12 октября, 2007.
  27. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 21 апреля 2010 г.. Получено 23 февраля, 2015.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  28. ^ «Джеральд М. Эдельман, лауреат Нобелевской премии и« нейральный дарвинист », умер в возрасте 84 лет». Нью-Йорк Таймс. 23 мая 2014 г.. Получено 23 мая, 2014.
  29. ^ «Умер Джеральд Эдельман, лауреат Нобелевской премии». U-T San Diego.com. 20 мая 2014 г.. Получено 21 мая, 2014.
  30. ^ Мюллер-Юнг, Иоахим (19 мая 2014 г.). "Hirnforscher Gerald Edelman gestorben: Darwins Gehirn". Faz.net. Получено 18 января, 2019.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка