Ang mga mananaliksik na tulad ng biomedical ay nagsisiyasat sa mekanikal na batayan ng kalusugan at sakit. Sa isang mahabang karera na nagtatrabaho sa pagtuklas ng dulo ng spectrum, ako ay may pribilehiyo upang mabuhay, at gumawa ng ilang maliit na kontribusyon sa, isang pambihirang (at patuloy na) rebolusyon sa medikal na pag-unawa at pagkatao ng tao.

Gamit ang isang halo ng pagmamasid at pag-eeksperimento, ang aking partikular na pokus ay upang tanungin kung paanong ang mga virus ay papatayin at, lalo na, kung paano pinoprotektahan tayo ng ating partikular na (o adaptive) na immune response, lalo na kung nabakunahan tayo.

Kasama ang sunud-sunod na haka-haka na mga tagumpay, ang iba't ibang mga nakakagambala na teknolohiya ay nagbago ng mga buhay na manggagawa ng mga detektib ng sakit na katulad ko. Kamakailan lamang, ang aming pag-iisip ay lalong idinidikta ng pangangailangan na makisali sa napakalaking hanay ng data.

Sa na at marami pang ibang mga pandama, nakita natin ang ating mga sarili na nagsasalita ng isang wika ng pagiging kumplikado na sumasaklaw ng mga patlang na iba-iba bilang pananaliksik sa kanser, hayop ekolohiya at klima science.

Sa diwa, magkakaibang thread ng malawak na pagtatanong ng kalikasan na tinatawag naming agham ay magkasama sa isang mayaman at kapwa nagbibigay-kaalaman intelektwal tapestry. Iwasan ang teknikal na detalye, susubukan kong dalhin ka lamang ng isang maliit na paraan pababa sa daan na iyon.

Isang pinong tapiserya

Walang siyentipiko ang nag-iisa. At higit sa nakalipas na mga taon ng 25 o higit pa, ang mga programang pananaliksik na aking nasangkot ay higit na nababahala sa pag-unawa kung paano ang tugon ng mammalian host (mga mice at tao) ay may kaugnayan sa mga virus ng influenza A (IAV) na nagdudulot ng mga regular na epidemya at pandemic.

Tulad ng lahat ng mga virus, ang IAVs ay nagpapataw ng intracellular parasites; sila ay lumalaki lamang sa mga selula ng buhay, at hindi gaanong kumplikado kaysa sa atin. Ang pag-iisip sa mga protina, ang pangunahing mga bloke ng gusali sa lahat ng buhay, ang IAVs ay binubuo ng mga protina ng 11 na naka-encode sa pamamagitan ng walong segment ng RNA gene, habang ang mga tao ay may higit sa 20,000 na mga protina na tinukoy ng 20,000 sa 25,000 DNA genes.

Naglalaman din ang genome ng tao ng maraming mga naisip para sa isang oras upang maging "Junk" DNA, ngunit ngayon ay kilala na magkaroon ng lahat ng mga uri ng iba't ibang mga regulasyon at iba pang mga function.

Kung saan ang biology ay nakakakuha ng talagang kumplikado ay kapag ang tila simple na virus ng trangkaso ay nakakaapekto sa atin. Ang mga gene ay naka-on at off, ang mga protina ng virus at host ay ginawa, ang mga selula sa aming mga respiratory tract ay nawasak, nahihilo kami, may problema sa paghinga pagkatapos, sana, mabawi at makaramdam ng mabuti muli. At, kahit na bago kami magkasakit sa clinic, ang mga bagong particle ng virus ay pinagsama at ipinadala (sa pamamagitan ng mga droplet sa aming paghinga) sa mga malapit na.

Ang sinusubok ng mananaliksik ay nagpapaliwanag ang detalye ng pinagbabatayan ng mga dynamics ng cellular at molekular na mekanismo. Kapag naiintindihan natin ang mga prosesong maaari nating maging potensyal, sa pamamagitan ng mga bagong koponan ng iba't ibang mga espesyalista, bumuo ng mas mahusay na mga therapeutics (gamot) at mga diskarte sa pag-iwas (mga bakuna), bagaman malamang ay kukuha ng isang dekada o higit pa upang makarating sa puntong iyon.

Kung saan ang talento ay dumating sa equation na ito ay sa pagkilala ng isang bagong paghahanap para sa kung ano ito ay, pagkatapos ay humihiling sa mga karapatan na tanong upang pumunta sa karagdagang sa landas. Ang ilang mga tao ay may kapasidad na ito, ang ilan ay hindi, at hindi kinakailangan na malaman ang isang buong lawak ng "mga bagay-bagay". Ang uri ng indibidwal na isang napakalakas na guro sa agham ay hindi kinakailangang maging isang mahusay na tagapagpananaliksik. Ang mga siyentipikong pananaliksik ay hindi kadalasang katulad ng mga polymath eggheads na nakikita mo sa telebisyon.

Kung minsan ang mga biologist ay may malaking ideya, tulad ng pang-unawa na ang "junk DNA" ay dapat magkaroon ng isang function. Ngunit, sa pangunahing, kami ay parehong mga artisano at (madalas na makitid) na mga palaisip na nagpapanatili sa aming mga noses malapit sa lupa at ginagamit ang parehong aparato ng mga eksperimento (nakahahawa ng isang daga na may trangkaso) at kung ano ang nangyayari sa totoong mundo (pag-aaral ng trangkaso pandemic) upang ipaalam sa amin.

Ang pangunahing tuntunin ay ang pagtingin sa "ang bagay mismo", upang maging instrumento ng likas na katangian. Karamihan sa matinding aktibidad ng intelektwal na nagpapakilala sa buhay ng isang biologist sa pananaliksik ay, sa katunayan, nababahala sa pagsisikap na magtrabaho kung ano ang sinasabi sa amin ng data.

At kadalasan ang kaso na ang mga natuklasan ng malaking pagtuklas ay sumunod sa ilang susi teknikal na maaga kaysa sa isang "eureka" na sandali. Ang bago at mas mahusay na data ay nagbibigay-daan sa amin upang ilipat mula sa nakikita "sa pamamagitan ng isang salamin darkly" sa mas higit na kalinawan. Sa bagay na ito, ang mga tao sa aking larangan ng immunology ay may utang na loob sa mga physicist, engineer at mathematician na gumagawa at mga program machine.

Ang mga siyentipikong larangan ay naiiba sa organisasyon. Ang mga physicist, halimbawa, ay may posibilidad na maghiwalay sa mga theoreticians at experimentalists - isang dibisyon na hindi napatunayang magamit sa biology. Ang mga teoretikal na physicist ay may malaking ideya - tulad ng Higgs boson, black hole at dark matter - ngunit mayroon tayong mga biologist, sa pangangailangan, upang maging mas mapagpakumbaba at batayan sa ating pag-iisip.

Habang, sa pagtatapos ng pag-aaral, ang lahat ng nabubuhay o di-nabubuhay ay sumusunod sa mga batas ng pisika, ang mga batas na iyon ay hindi nangunguna sa isip para sa karamihan ng mga biomedical na mananaliksik.

Ang isang eksepsiyon ay ang mga estruktural biologist, o crystallographers, na tradisyonal na ginagamit X-ray (ngayon synchrotrons), at ang pinaka-pangunahing mga panuntunan ng physics at kimika, upang maisagawa kung paano nakaayos ang mga indibidwal na molecule ng buhay at (lalo na para sa protina) fold at function.

Habang ang karamihan sa mga gawain ng istruktura biologist ay maaaring gawin sa screen ng computer at maaaring naisip ng isang uri ng "reverse disenyo", ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng biological at ang pisikal na agham ay ang mga halaman at hayop (hindi katulad ng mga bato at mga planeta nagbabago.

Karera patungo sa kamatayan

Ang mga porma ng buhay ay hindi masasabing hindi dinisenyo. Ang "mga siyentipikong nilalang" ay hindi mukhang partikular na interesado sa pag-claim ng mga virus ng trangkaso, bagaman pinapayagan ng modernong molecular biology technique ang mga mananaliksik upang i-play ang "Diyos" at gumawa ng "designer" na mga IAV na hindi kailanman maaaring matagpuan sa likas na katangian.

Mayroong maraming mga kamakailan-lamang na tungkol sa posibilidad na ang ilang mga molekular engineer ay maaaring, sa pagsisikap na maunawaan kung paano ang IAVs maging sanhi ng sakit, sinasadyang "disenyo" ng isang virulent pathogen na maaaring lamang marahil makatakas mula sa uri ng ultra mataas na seguridad laboratoryo kung saan tulad ng trabaho ay tapos na.

Sa counterpoint, ang panganib sa hindi sinusubukan upang makakuha ng tulad ng pag-unawa ay ang ebolusyonaryong presyon ay din ng isang mahusay na "engineer": IAV na lubhang virulent para sa isa o higit pang mga species lumabas regular sa likas na katangian. Maaaring hindi ito maging matalino upang makakuha ng mas maaga sa laro at makilala ang mga pagbabago sa genetiko na mag-flag ng panganib bago namin makita ang aming sarili sa mga paghihirap ng isang bagong pandemic?

Halimbawa, alam natin na ang isang mutasyon sa isang pangunahing influenza gene ay maaaring magbago ng isang banayad na avian IAV sa isang matinding pathogen na pumapatay ng mga manok na horribly sa tatlo o apat na araw. Iyon ang dahilan kung bakit ang lahat ay natakot ng ibon trangkaso ilang taon na ang nakakaraan.

At kung ang ilang diyos ay "mag-disenyo" ng IAVs, ang tanging layunin ay upang patayin. Kung nais mong paniwalaan iyan, kung gayon ang banal na layunin ay maaaring limitahan ang rate ng paglago ng populasyon para sa madaling kapitan species, kasama namin.

Ang ebolusyon ay, sa katunayan, ang sentral na teorya ng biology, hindi isinasaalang-alang kung tayo ay tinatalakay ang mga virus o vertebrates. Ang mga pathogens na makahawa at potensyal na pumatay sa amin ay may malinaw na "hugis" ng aming mga immune system sa pamamagitan ng "pagtanggal" ng mas mababa "matagumpay" (sa kamalayan ng sakit na pagkamaramdamin) variants.

Mayroon ding maraming katibayan na ang mga malalaking virus (higit sa 100 genes), tulad ng Epstein-Barr virus (EBV), ay nagbago ng mga genetic na mekanismo upang pigilan ang kanilang ganap na pag-aalis sa pamamagitan ng aming mga immune system. Ang EBV ay nanirahan para sa isang kompromiso sa ebolusyon na nagpapahintulot sa kaligtasan (sa pamamagitan ng immune system) na kaligtasan sa loob natin sa isang antas na, gayunman, sapat upang pahintulutan ang paghahatid.

Kapag unang nahawahan ang EBV, maaaring magkaroon ng mga kabataan ang nagpapahirap (pero lumilipas) kondisyon na nakakahawa mononucleosis, o "sakit na paghalik". Ang ganap na pagkabawi, sila ay magiging mga carrier ng EBV para sa buhay.

Ang karamihan sa mga tao ay hindi mamamatay sa EBV, ngunit maaari itong patayin (sa pamamagitan ng pagdudulot ng mga lymphoma) kung ang immune system ay nawasak ng, halimbawa, ang napakalaking immunosuppressive regimes na ginagamit para sa organ grafting, o pagpapaunlad ng nakuha na immune deficiency syndrome na sumusunod (sa kawalan ng antiviral drug treatment) impeksyon sa human immunodeficiency virus (HIV).

Ang pagiging kumplikado ng mga nabubuhay na organismo ay sumasalamin na, na may iba't ibang mga hamon (o mga pumipilitang presyur), ang pagbabagong pagbabago sa mga umiiral na mga gen ay nagpapahintulot sa mga species na mabuhay. Ang kinahinatnan ay ang ebolusyon ng crafts molekular estratehiya na katulad ng isang gusali na itinayo sa sunud-sunod na hanay ng mga umiiral na pundasyon.

Hindi kinakailangan ang pinakamainam na solusyon na ang isang "arkitekto ng Diyos" na nagsisimula sa unang mga prinsipyo ay pipiliin - ito lamang ang pinakamahusay na magagawa sa magagamit na panimulang materyal. Kaya naman, ang biology ay maaaring, sa mga paminsan-minsan, ay tila kaya magulong at di mahuhulaan, at kung bakit ang teorya ng ebolusyon ay ang teorya, pangkalahatang teorya ng biology.

Hindi tulad ng pisikal na uniberso, ang biology ay napipigilan ng homeostasis, ang pangangailangang mapanatili ang matatag na kapaligiran. Ang mga baha at mas mataas na temperatura sa kalikasan ay hindi, halimbawa, isang isyu para sa mga bato, ngunit ang isang buhay na form na masyadong malayo mula sa homeostatic comfort zone nito, o katanggap-tanggap na "kapaligiran sobre", at ito ay mamatay.

Ang ilang mga single-cell bacteria ay may, halimbawa, lumaki upang mabuhay sa tubig na kumukulo, ngunit hindi ito maaaring maging kaso para sa multicellular, multi-organ system tulad ng vertebrates. Ang mga kumplikadong mga porma sa buhay ay nagbabago, ngunit dahan-dahan, at sa loob lamang ng mga limitadong limitasyon.

Ipasok ang ecosystem

Bilang isang pang-eksperimentong pathologist na may napakalawak na background, na nagpapakita ng maagang pagsasanay sa beterinaryo gamot, ang aking pag-iisip tungkol sa mekanistiko na batayan ng buhay ay higit sa lahat ay dictated ng dalawang pagsasaalang-alang.

Ang una ay ang anumang intelektwal na pagtatayo na walang kahulugan sa konteksto ng ebolusyon ay magiging walang silbi. Hindi sinasadya, ang IAVs ay patuloy na nagbabago dahil sa pinipiling presyon ng lakas ng host immune response (lalo na neutralizing antibodies) at nagpapakita ng ebolusyon sa pinakasimpleng anyo nito.

Ang ikalawang ideya ay ang pag-aaral ng nakahahawang sakit ay may kinalaman sa pagbibigay-liwanag sa kalikasan ng mga ecosystem: maging ito man ay "panloob" na ekosistem ng isang Aedes uri ng lamok o primate (kabilang ang sa amin) kung saan ang Zika virus ay nakakopya; o ang "panlabas" na ekosistema, na tinutukoy ng bilang ng mga madaling kapitan ng host (mga tao at ilang mga monkey), ang temperatura ng ambient, at ang pagkakaroon ng walang pag-aalinlangan na tubig para sa pag-aanak ng lamok.

Maaari naming makipag-usap sa mga interlinked ecosystem na ito sa pamamagitan ng "draining ang marshes", pag-spray ng insecticides sa wet area, gamit ang isang insect repellent, natutulog sa ilalim ng DDT-impregnated bed nets, o gumawa ng bakuna upang mas kaunting madaling kapitan ng tao na magtiklop ang virus at makahawa lamok .

Ang nakikita natin ngayon sa Zika virus ay isang klasikong "birhen na lupa" na epidemya sa Americas: walang sinuman ang protektado ng naunang karanasan at (bagaman maaari silang magpakita ng ilang mga klinikal na karatula) ang virus ay dumami sa dugo ng sinumang nakagat ng isang nahawaang Aedes. Sa kasunod na mga taon, magkakaroon ng mas kaunting mga taong madaling kapitan at ang lawak ng impeksiyon ay magiging buntot.

Para sa karamihan sa atin, ang pang-agham na disiplina ng ekolohiya ay may kaugnayan sa buhay ng mga halaman at mga hayop sa likas na katangian - ang uri ng trabaho na ginawa ng mga tao tulad ng Tim Flannery - sa halip na ang interface sa pagitan ng mga nakakahawang ahente at vertebrate, lalo na ng tao, organismo.

Ngunit maraming mga nangungunang mga medikal na doktor na nag-specialize sa microbiology / virology ang naisip na ito sa nakaraan. At, kung titingnan mo ang medikal na komunidad, hindi lamang ang mga micro-biologist na nababahala nang malaki tungkol sa global warming.

Ang pananaliksik sa mga bunga ng pagbabago ng klima ay, sa epekto, lahat tungkol sa biology. Mula sa epekto ng pag-init ng karagatan at pag-aasido sa mga korales at zoo-plankton, sa binagong ibon, isda at paglilipat ng mga insekto at mga lokalisasyon pattern, sa direktang epekto ng matinding init sa mga homeothermic na hayop tulad ng mga tao.

Bukod sa posibleng mga medikal na kahihinatnan, sa harap ng pag-iisip ng lahat ay ang isyu ng pagkawala ng species, lalo na ang mga ibon, bees at bats na gumagawa ng mga mahahalagang trabaho tulad ng paglipat ng mga nutrients sa paligid at pollinating mga halaman.

Ang mga ibon ay hindi pawis at sila ay lubhang madaling kapitan sa pag-init ng stress: nag-aalala kami na ang mga tropikal na species ay maaaring mawalan maliban kung gawin namin ang inisyatiba upang ilipat ang mga ito sa palamigan climes.

Ang pinakamasamang negatibong epekto ng global warming ay nasa ating kinabukasan, ngunit tayo ay nasa tabing ng ika-anim na mahusay na pagkalipol ng mga hayop sa kasaysayan ng mundo, ang pagkamatay ng anthropogenic.

Bilang isang medikal na siyentipiko na nag-publish ng isa lamang sa higit sa 400 mga papeles sa pananaliksik sa metal toxicity - tanso sa tupa - at nagdala ng isang kamalayan ng mga lason ng halaman sa kapaligiran, sa palagay ko ang tungkol sa pinagsamang mga epekto. Ang patuloy na paglunok ng maliliit na halaga ng mabibigat na riles, kasama na ang lead at arsenic, ay humantong sa progresibong akumulasyon, malubhang pinsala sa tissue at kamatayan.

Ang bagay tungkol sa CO2 emissions sa kapaligiran ay ang pagtaas ng konsentrasyon inexorably, at mananatiling mataas para sa libu-libong taon. Totoo, ang paglago ng higit pang mga puno, kelp, damong-dagat, phytoplankton at iba pa ay aalisin ang ilan sa CO2 na iyon, ngunit kahit na ngayon ang aming karanasan ay ang mga puno ay nasusunog sa buong planeta, ang mga gubat ay pa rin na malinaw at patuloy na lumalawak na populasyon ng tao, kasama ang urbanisasyon, ay pinipinsala ang buhay ng halaman sa mga marupok, mga baybaying kapaligiran.

Edad ng data

Nagtataka kung minsan kung ang ilan sa mga nakararaming lumang mga geologist, inhinyero at teoretikal na mga pisiko na nagpapanatili ng pagbabago ng klima ay hindi isang problema na kailanman narinig ang salitang "pinagsama-samang". Sa pangunahing, mukhang iniisip nila ang tungkol sa mga bato at planeta, hindi mga tao. Nakataguyod ang mga bato sa anumang klima.

Siyempre, ang pananaliksik sa sanhi at pag-unlad ng global warming ay nakasalalay sa mga pisikal na siyentipiko, marinoographer, astrophysicist, meteorologist, glaciologist at iba pa. Nakikitungo sila sa napakalawak na hanay ng data na, na may mga makabagong-likha tulad ng mga dispersed Argo sa mga ulat upang mag-ulat - sa pamamagitan ng satelayt - mga temperatura sa iba't ibang kalaliman ng mga karagatan, ay patuloy na lumalawak.

Ang napakalaking lakas ng computing ay kinakailangan upang maproseso ang lahat ng impormasyong iyon, ngunit totoo rin ito sa aking sariling lugar ng impeksiyon at kaligtasan sa sakit kung saan ang mga pambihirang paglago sa proteomics at genomics ay nag-aalok ng posibilidad na makilala ang bawat ipinahayag na gene at bawat protina na ginagawa sa, halimbawa, isang Ang human bronchial epithelial cell ay nahawaan ng isang influenza A virus.

Ang parehong klima siyentipiko at medikal na mga siyentipiko ay lubhang umaasa sa mga programmer, statisticians at modellers na bumuo ng mga tool upang magkaroon ng kahulugan ng mga napakalaking data set.

Ang gayong mga tao ay mabilis na nagbabagu-bago sa pagitan ng medikal na kaalaman at klima sa agham. Ang ilan ay pumupunta sa madilim na gilid at naging bankers o sumali sa mga ahensya ng pagtaya.

At, para sa mga pang-agham na mga aplikasyon ng hindi bababa sa, ang pangkalahatang protocol ay ang parehong "raw at" smoothed "- upang alisin ang mga nakakalito outliers - dataset ay dapat ilagay sa online kung saan sila ay bukas access para sa anumang nag-aalinlangan Thomas upang pag-aralan.

Para sa mga medikal na mananaliksik tulad ng sa akin, hindi mahalaga na kamakailan lamang namin na ma-access ang lahat ng impormasyong ito, ngunit ang sitwasyon para sa mga siyentipiko klima ay iba.

Ang pagtatasa ng global warming ay depende sa mahalagang pagtatasa ng lawak ng pagbabago sa oras. Ang mga disenteng thermometer measurements ng temperatura ng lupa at ibabaw ay may, sa pangunahing, ay magagamit lamang sa loob ng isang siglo o higit pa. At ang unang satellite at Argo float data petsa pabalik sa 1967 at 1999 ayon sa pagkakabanggit.

Kamakailan lamang na ang mga satelayt ay inilagay sa isang paraan na nagpapahintulot sa pagsukat ng taas ng alon, na nagpapahintulot sa pag-aaral ng mga epekto ng hangin sa kilusang karagatan kaysa sa dalas lamang ng alon.

Bilang kinahinatnan, ang mga siyentipiko ng klima na tumutuon sa pag-unawa kung ano ang nangyari sa makasaysayang panahon ay dapat umasa sa mga "surrogate" na mga parameter, tulad ng pagtukoy ng mga antas ng gas sa mga core ng yelo, klima at mga kaugnay na pagbabago sa nutrient sa corals, ang pagtatasa ng malalim na sediments ng karagatan at ang sukat ng singsing na puno.

Ang dapat gawin ng lahat ng medikal na mananaliksik ay makakaapekto lamang sa higit pang mga selula sa isang virus ng trangkaso at ulitin ang eksperimento.

Mula sa pananaw ng isang researcher ng laboratoryo na nakasanayan na pag-aralan ang mga resulta mula sa mga grupo ng limang paksa na binigyan ng iba't ibang mga "treatment", ang mahusay na hindi nakokontrol na CO2 atmospheric dumping na eksperimento na ang sangkatauhan ay dumami para sa nakalipas na ilang siglo ay tunay na nakakatakot. At may isang pang-eksperimentong grupo na sukat ng isa - ang planeta at lahat ng buhay sa lupa.

Kailangan nating ihinto. Dapat nating ihinto ang pagmimina ng karbon at sunugin ang lahat ng fossil fuels, kabilang ang langis at natural na gas.

Tulad ng pamamahala ng pangangalaga ng kalusugan ng tao sa anumang sibilisadong lipunan, ang aming malinaw at kasalukuyang pananagutan ay ang pamahalaan ang planeta na ito, ang tanging tahanan, at ang lahat ng mga kahanga-hangang porma ng buhay. Narito, siyempre, nakikipag-usap kami sa higit pang mga antas ng hindi pangkaraniwang pagiging kumplikado, lalo na sa pag-uugali ng tao at mga pangangailangan sa panandaliang panahon.

Ang hamon ay napakalaking. Hindi bababa sa mga taong naninirahan sa mga demokrasyang maaaring gamitin ang aming mahalagang boto.

Tungkol sa Ang May-akda

Peter C. Doherty, Propesor ng Laureate, Ang Peter Doherty Institute para sa Infection and Immunity

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa Ang pag-uusap. Basahin ang ang orihinal na artikulo. Basahin ang isang mas mahabang bersyon ng artikulong ito at iba pa mula sa pinakabagong edisyon ng Griffith Review dito.

Mga Kaugnay Books

at InnerSelf Market at Amazon