저 같은 생물 의학 연구원은 건강과 질병의 기계 론적 기초를 탐구합니다. 스펙트럼의 발견 끝에 일하는 오랜 경력에서, 나는 의학적 이해와 인간 복지에있어서의 놀라운 (그리고 계속되는) 혁명을 통해 살면서 약간의 공헌을 할 수있는 특권을 누렸다.

관찰과 실험을 혼합하여, 특히 바이러스가 어떻게 죽는 지, 특히 우리의 백신 접종을받는 경우, 우리의 특정 (또는 적응성) 면역 반응이 어떻게 우리를 보호 하는지를 물어야했습니다.

연속적인 개념의 돌파구와 함께, 다양한 파괴적인 기술이 나 같은 질병 탐정의 일생을 변화 시켰습니다. 최근에 우리의 사고는 점점 더 방대한 데이터 세트에 대한 필요성에 의해 좌우되고 있습니다.

그와 다른 많은 감각들에서 우리는 암 연구, 동물 생태학 및 기후 과학과 같이 다른 분야에 걸쳐 복잡한 언어를 사용하고 있습니다.

결과적으로, 우리가 과학이라고 부르는 방대한 자연 심문의 다양한 스레드가 풍부하고 상호 유익한 지적 태피스트리로 모입니다. 기술적 인 세부 사항을 피하면서, 나는 그 길로 당신을 조금만 이끌어 가려고 노력할 것이다.

섬세한 태피스 트리

혼자 일하는 과학자는 없습니다. 과거 25 년 이상에 걸쳐, 내가 참여한 연구 프로그램은 포유류 숙주 반응 (마우스 및 인간)이 규칙적인 전염병 및 유행성 독감을 일으키는 인플루엔자 A 바이러스 (IAVs)를 다루는 방법을 이해하는 데 크게 관여했습니다.

모든 바이러스와 마찬가지로, IAVs는 의무적 인 세포 내 기생충입니다. 그들은 살아있는 세포에서만 자라며 우리보다 훨씬 덜 복잡합니다. 모든 생명체의 기본 구성 요소 인 단백질 측면에서 생각하면, IAV는 8 개의 RNA 유전자 단편으로 인코딩 된 11 단백질로 구성되는 반면, 인간은 20,000에서 20,000 DNA 유전자로 지정된 25,000 단백질을 훨씬 넘습니다.

인간 게놈은 또한 한동안 생각했던 것을 많이 포함하고 있습니다. "쓰레기"DNA, 그러나 그것은 지금 모든 종류의 다른 규제와 다른 기능을 가지고있는 것으로 알려져 있습니다.

생물학이 정말로 복잡해지면 단순한 독감 바이러스가 우리를 감염시킵니다. 유전자가 켜지거나 꺼지고, 바이러스와 숙주 단백질이 만들어지고 호흡 기관의 세포가 파괴되고 열이 나고 호흡이 곤란하며 잘하면 회복되고 기분이 좋아집니다. 그리고 우리가 임상 적으로 아프 기 전에도 새로운 바이러스 입자가 모여서 (호흡의 물방울을 통해) 가까이있는 사람들에게 전달됩니다.

연구자가 조명하려고하는 것은 세포의 역 동성과 분자 메커니즘의 세부 사항입니다. 우리가 다른 전문가의 새로운 팀을 참여시킴으로써 더 나은 치료제 (약물)와 예방 전략 (백신)을 개발할 수있는 프로세스를 이해할 수 있지만, 그 시점까지는 10 년 또는 그 이상이 걸릴 것입니다.

재능이이 방정식에 오는 곳은 그것이 무엇인지에 대한 새로운 발견을 인식 한 다음 올바른 문제를 경로 아래로 더 가도록 요청하는 것입니다. 어떤 사람들은이 능력을 가지고 있고, 어떤 사람들은 그렇지 않으며, "물건"의 전체적인 폭을 알 필요도 없습니다. 대단한 과학 교사 인 개인의 유형은 반드시 훌륭한 연구자는 아닐 것입니다. 연구 과학자들은 종종 텔레비전에서 볼 수있는 polymath eggheads를 좋아하지 않습니다.

생물 학자들은 때때로 "정크 DNA"가 기능을 가져야한다는 인식과 같은 큰 아이디어를 가지고 있습니다. 그러나 우리는 주로 코를지면에 가까이두고 실험용 장치 (인플루엔자가있는 마우스를 감염)와 현실 세계에서 일어나는 일 (인플루엔자를 연구하는 것)을 모두 사용하는 장인과 (종종 좁은) 사상가입니다. 유행성 독감).

기본 규칙은 "물건 자체"를보고 자연에서 지시하도록하는 것입니다. 연구 생물 학자의 삶을 특징 짓는 강렬한 지적 활동의 대부분은 실제로 데이터가 말하고있는 것을 해결하려는 것과 관련이 있습니다.

큰 발견은 "유레카"가 아니라 핵심 기술 발전을 따르는 경우가 종종 있습니다. 새롭고 더 나은 데이터는 우리가 "유리를 통해 어둡게"보는 것을 더 명확하게 볼 수있게 해줍니다. 이와 관련하여, 면역학 분야의 사람들은 기계를 만들고 프로그래밍하는 물리학 자, 엔지니어 및 수학자들에게 매우 큰 빚을지고 있습니다.

과학 분야는 조직적으로 다릅니다. 예를 들어, 물리학 자들은 이론가와 실험가, 즉 생물학에서 많이 사용되지 않는 부분으로 분리되는 경향이있다. 이론 물리학 자들은 큰 아이디어를 생각해 낸다. 힉스 보손, 블랙홀 과 암흑 물질 그러나 우리의 생물 학자들은 필연적으로 우리의 생각에 훨씬 더 겸손하고 기초가 있어야한다.

최종 분석에서 살아 있거나 또는 살아 있지 않은 모든 것이 물리학 법칙을 따르는 반면, 그러한 법칙은 대부분의 생물 의학 연구자들의 마음의 최전선에 있지 않습니다.

한 가지 예외는 전통적으로 X 선 (현재의 싱크로트론)과 가장 기본적인 물리학 및 화학 규칙을 사용하는 구조 생물 학자 또는 결정 학자 (crystallographer)가 생명의 개별 분자가 조직되고 (특히 단백질의 경우) 어떻게 배향되는지와 기능.

구조 생물 학자의 많은 연구가 컴퓨터 화면에서 할 수 있고 일종의 "역 설계"라고 생각할 수도 있지만 생물 과학과 물리학의 기본적인 차이점은 식물과 동물 (암석과 행성과는 달리 ) 진화한다.

레이싱 죽음

생활 양식은 가장 단호하게 고안되지 않았습니다. "창조 과학자들"은 현대 분자 생물학 기술이 연구원들이 자연에서 발견되지 않는 "신"을 연주하고 "디자이너"IAV를 만들 수는 있지만 인플루엔자 바이러스를 주장하는 데 특히 관심이있는 것처럼 보입니다.

최근 분자 생물 공학자가 IAV가 질병을 일으키는 방식을 이해하려고 시도 할 때 실수로 그러한 작업이 일어나는 초고 보안 실험실의 유형에서 벗어날 수있는 독성 병원균을 의도적으로 "설계"할 가능성에 대해 많은 우려가있었습니다 수행.

대립에서, 그러한 이해를 얻지 않으려 고하는 위험은 진화론 적 압력 또한 위대한 "기술자"라는 것입니다 : 하나 이상의 종에 대해 극도로 독성이있는 IAVs가 본질적으로 규칙적으로 출현합니다. 우리가 새로운 전염병의 희생자가되기 전에 위험을 드러내는 유전 적 변화를 발견하고 게임을 앞서 나가는 것이 현명하지 않을까요?

예를 들어 주요 인플루엔자 유전자의 단일 돌연변이가 가벼운 조류 IAV를 3 ~ 4 일 만에 무서운 닭을 죽이는 극한의 병원체로 바꿀 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그래서 모든 사람들이 몇 년 전에 조류 독감에 대해 두려워했습니다.

그리고 어떤 신이 IAV를 "디자인"했다면, 유일한 목적은 죽일 수 있다는 것입니다. 당신이 그것을 믿기를 원한다면 신성한 의도는 우리를 포함하여 감수성이있는 종의 인구 증가율을 제한하는 것일 수 있습니다.

진화론은 사실 우리가 바이러스 나 척추 동물에 관해 논의하고 있는지 여부에 관계없이 생물학의 중심 이론입니다. 우리를 감염시키고 잠재적으로 죽이는 병원균은 질병의 감수성에있어 덜 성공한 "변종"을 "삭제"함으로써 우리의 면역 체계를 명확하게 "형성"합니다.

Epstein-Barr 바이러스 (EBV)와 같은 큰 바이러스 (100 유전자 이상)가 우리의 면역계에 의한 완전한 제거를 막기 위해 유전 메커니즘을 발전 시켰음을 보여주는 많은 증거가 있습니다. EBV는 변이를 허용하기에 충분한 수준으로 (면역계에 의해) 생존을 통제 할 수있는 진화론적인 타협안에 합의했다.

EBV에 처음 감염된 청소년은 전염성 단핵구증 ( "일시적인 병") 또는 "키스 질환"을 일으킬 수 있습니다. 완전히 회복되면 그들은 평생 동안 EBV 사업자가 될 것입니다.

대부분의 사람들은 EBV로 죽지 않지만, 예를 들어 기관 이식에 사용되는 거대한 면역 억제 체계 또는 후속 면역 결핍 증후군의 발달에 의해 면역계가 파괴되면 (림프종을 일으킴으로써) 림프종을 유발할 수 있습니다 ( 항 바이러스 약물 치료의 부재) 인간 면역 결핍 바이러스 (HIV).

살아있는 유기체의 복잡성은 다른 도전 (또는 선택 압력)으로 기존 유전자의 돌연변이 변화가 종의 생존을 허용한다는 것을 반영합니다. 결과는 진화가 기존의 기초의 연속적인 세트에 건설 된 건물과 유사한 분자 전략을 만들어 낸다는 것입니다.

첫 번째 원칙에서 시작하는 "신성한 건축가"가 선택할 수있는 최적의 솔루션이라고는 할 수 없습니다. 사용 가능한 시작 재료로 할 수있는 최상의 방법 일뿐입니다. 그렇기 때문에 생물학은 때때로 혼돈스럽고 예측 불가능한 것처럼 보일 수 있습니다. 왜 중앙 생물학의 중요한 이론은 진화론입니다.

물리적 우주와 달리 생물학은 항상성, 즉 안정된 환경을 유지할 필요성에 의해 제약을받습니다. 홍수와 더 높은 환경 온도는 예를 들어 암석에 대한 문제는 아니지만 항상성의 쾌적 지대 또는 받아 들일 수있는 "환경 범위"에서 벗어난 생활 양식을 취하면 죽을 것입니다.

예를 들어 몇 개의 단세포 박테리아는 끓는 물에서 생존하기 위해 진화되었지만 척추 동물과 같은 다세포, 다기관 시스템의 경우는 결코있을 수 없습니다. 복잡한 생명체는 매우 제한된 범위 내에서 천천히 그리고 진화합니다.

생태계 입력

수의학에 대한 조기 교육을 반영한 매우 광범위한 배경을 가진 실험 병리학 자로서 삶의 기계 론적 기초에 대한 내 생각은 크게 두 가지 고려 사항에 의해 결정됩니다.

첫 번째는 진화의 맥락에서 의미가없는 지적 구성은 쓸모가 없다는 것입니다. 부수적으로, IAV는 숙주 면역 반응 (특히 중화 항체)에 의해 가해지는 선택 압박으로 인해 끊임없이 변화하며 가장 단순한 형태로 진화를 보인다.

두 번째 아이디어는 전염병에 대한 연구가 본질적으로 생태계의 본질을 밝히는 것과 관련되어 있다는 것이다. 그것이 생태계의 "내부"생태계 이건, Aedes의 Zika 바이러스가 복제하는 종 모기 또는 영장류 (우리 포함). 또는 감수성이있는 숙주 (사람과 일부 원숭이)의 수, 대기 온도 및 모기 번식을위한 정체 된 물의 이용 가능성에 의해 결정되는 "외부"생태계가 포함됩니다.

습지에서 살충제를 살포하거나, 방충제를 사용하거나, DDT가 함침 된 침상 아래에서 자거나, 바이러스를 복제하고 모기를 감염시킬 수있는 백신을 만드는 백신을 만드는 등 습식 지역에 살포하는 방식으로 생태계를 교란시킬 수 있습니다 .

우리가 지금 Zika 바이러스로보고있는 것은 아메리카 대륙에서 고전적인 "처녀 토양"전염병입니다. 아무도 이전의 경험에 의해 보호받으며 감염된 사람의 혈액에 바이러스가 번식하는 임상 증상은 거의 없습니다. Aedes. 이후 몇 년 동안 감수성이 줄어들고 감염의 정도는 줄어들 것입니다.

우리 대부분에게 생태학의 과학적 규율은 식물과 동물의 삶, 즉 Tim Flannery와 같은 사람들이하는 일의 유형을 다루고 있습니다. 감염성 병원체와 척추 동물, 특히 인간, 유기체 사이의 경계면이 아닙니다.

그러나 미생물학 / 바이러스 학을 전문으로하는 많은 의학 의사들은 과거에는 이렇게 생각했습니다. 의료계를 살펴보면 지구 온난화에 대단히 우려하는 것은 미생물 학자 만이 아닙니다.

기후 변화의 결과에 대한 연구는 실제로 생물학에 관한 모든 것입니다. 산호와 동물원 - 플랑크톤에 대한 해양의 온난화와 산성화의 영향에서 조류, 물고기 및 곤충 이동 및 위치 패턴의 변화, 인간과 같은 가정 동물에 극한의 직접적인 영향에 대한 영향.

가능한 의학적 결과와 별개로, 모든 사람들의 생각의 최전방에는 종의 손실, 특히 주변의 영양소 이동 및 식물 수분과 같은 중요한 일을하는 조류, 꿀벌 및 박쥐의 문제가 있습니다.

조류는 땀을 흘리지 않으며 열 스트레스에 매우 취약합니다. 우리는 열대 종을 시원한 지방으로 옮기지 않는 한 열대성 종을 잃어 버릴 수도 있다고 걱정합니다.

지구 온난화의 최악의 부작용은 우리의 미래이지만 우리는 이미 지구 역사상 6 번째로 위대한 종의 멸종, 인위적 멸종의 첨단에 있습니다.

양에있는 구리 독소에 관한 400 연구 논문 중 하나를 출판 한 의학계 과학자로서 환경에 식물 독성에 대한 인식이 제기 되었기 때문에 나는 누적 효과에 대해 매우 생각한다. 납과 비소를 포함한 소량의 중금속을 지속적으로 섭취하면 점진적 축적, 심한 조직 손상 및 사망을 초래합니다.

CO2의 대기 중 방출에 관한 문제는 농도가 급격히 증가하고 수천 년 동안 높게 유지된다는 것입니다. 사실, 더 많은 나무, 다시마, 해초, 식물 플랑크톤 등을 자라게하면 CO2의 일부가 제거 될 것입니다. 그러나 지금도 우리의 경험은 나무가 지구를 가로 질러 불타고 있으며, 숲은 여전히 ​​명확하고 계속 확장되는 인류 인구입니다. 도시화와 함께 취약한 연안 환경에서 식물의 생명을 파괴하고있다.

데이터 수명

기후 변화를 유지하는 우세한 지질 학자, 엔지니어 및 이론 물리학 자 중 일부가 문제가 아니라면 "누적 적 (cumulative)"이라는 단어를 들어 본 적이 있을지 궁금합니다. 주로 사람들은 주로 사람들이 아니라 바위와 행성에 대해 생각하는 것 같습니다. 암석은 어떤 기후에서도 생존합니다.

지구 온난화의 원인과 진행에 관한 연구는 물론 물리 과학자, 해양 학자, 천체 물리학 자, 기상 학자, 빙하 학자 등 대부분이 맡고 있습니다. 그들은 분산 된 아르고 (Argo)와 같은 혁신 기술로 위성을 통해 다양한 해양 깊이의 온도를보고하는 거대한 데이터 세트를 처리합니다.

모든 정보를 처리하기 위해서는 엄청난 계산 능력이 필요하지만, proteomics와 genomics의 탁월한 진보가 모든 발현 된 유전자와 만들어지는 모든 단백질을 식별 할 수있는 가능성을 제공하는 내 감염 및 면역 영역에서도 마찬가지입니다. 예를 들어, 인플루엔자 A 바이러스에 감염된 인간 기관지 상피 세포.

기후 과학자들과 의학자들은이 거대한 데이터 세트를 이해할 수있는 툴을 만드는 프로그래머, 통계 학자 및 모델러들에게 크게 의존하고 있습니다.

그러한 사람들은 의료 정보 과학과 기후 과학 사이에서 쉽게 상호 교류합니다. 어떤 이들은 심지어 어두운면으로 가서 은행가가되거나 도박 대행사가됩니다.

그리고 적어도 과학적 응용 프로그램의 경우, 일반적인 프로토콜은 혼란스러운 특이점을 제거하기위한 "원시"와 "매끄러운"데이터 집합을 분석 할 의심스러운 토머스에 대한 공개 액세스 인 온라인에 두어야한다는 것입니다.

저와 같은 의학 연구자들에게 우리가 최근에이 모든 정보에 액세스 할 수 있었던 것은 중요하지 않지만 기후 과학자들의 상황은 다릅니다.

지구 온난화 분석은 본질적으로 시간 경과에 따른 변화의 정도를 평가하는 것에 달려 있습니다. 점차적 인 온도계의 육지 및 지표 온도 측정은 주로 1 세기 정도 밖에 걸리지 않았습니다. 그리고 첫 위성과 Argo float 데이터는 각각 1967와 1999로 거슬러 올라갑니다.

아주 최근에 인공위성이 파도 높이를 측정 할 수있는 방식으로 배치되어 파도의 주파수가 아닌 해양의 움직임에 바람의 영향을 분석 할 수있게되었습니다.

결과적으로, 역사적 시간에 일어난 일을 이해하는 데 초점을 맞춘 기후 과학자들은 얼음 코어의 가스 수준, 산호의 기후 및 양분 관련 변화, 심해 침전물의 분석 및 이산화탄소의 측정과 같은 "대체"매개 변수에 의존해야합니다. 트리 반지.

모든 의학 연구원은 더 많은 세포에 독감 바이러스를 감염시키고 실험을 반복해야합니다.

다양한 "치료법"이 주어지는 5 명의 피험자 그룹의 결과를 분석하는 데 익숙한 실험실 연구원의 관점에서 볼 때, 지난 수세기 동안 인류가 점차 커지고있는 통제되지 않은 CO2 대기 덤핑 실험은 정말로 두려운 것입니다. 그리고 실험 그룹의 크기는 하나입니다 - 행성과 지구상의 모든 생명체.

우리는 그만해야한다. 우리는 채굴 석탄을 중단하고 석유와 천연 가스를 포함한 모든 화석 연료를 연소시켜야합니다.

우리가 문명 사회에서 인간의 건강 관리를 관리하는 것처럼 우리의 명확하고 현재의 책임은이 행성, 우리의 유일한 집 및 모든 장엄한 삶의 형태를 관리하는 것입니다. 물론 여기서 우리는 특별한 수준의 복잡성, 특히 인간의 행동과 단기간의 필요성에 대처합니다.

도전은 엄청납니다. 적어도 민주주의에 살고있는 사람들은 우리의 소중한 표를 사용할 수 있습니다.

저자에 관하여

피터 도허티 (Peter C. Doherty) 피터 도허티 (Peter Doherty) 감염 및 면역 연구소 수료

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