Введение
Американский биолог Джеральд Морис Эдельман (англ. Gerald Maurice Edelman; 1 июля 1929 – 17 мая 2014) – американский биолог, разделивший Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1972 году с Родни Робертом Портером за исследования в области иммунной системы. Нобелевская премия Эдельмана была присуждена за открытие структуры молекул антител. В интервью он отмечал, что эволюция компонентов иммунной системы на протяжении жизни человека аналогична эволюции компонентов мозга в течение жизни. В этом есть преемственность между его работой по иммунной системе, за которую он был удостоен Нобелевской премии, и его последующими исследованиями в нейробиологии и философии сознания.
Gerald Maurice Edelman ('/ɛ//d//əl//m//ən/; July 1, 1929 – May 17, 2014) was an American biologist who shared the 1972 Nobel Prize in Physiology or Medicine for work with Rodney Robert Porter on the immune system. Edelman's Nobel Prize winning research concerned discovery of the structure of antibody molecules. In interviews, he has said that the way the components of the immune system evolve over the life of the individual is analogous to the way the components of the brain evolve in a lifetime. There is a continuity in this way between his work on the immune system, for which he won the Nobel Prize, and his later work in neuroscience and in philosophy of mind.
Ранние годы и образование
Джеральд Эдельман родился в 1929 году в Озоне-парке, Куинс, Нью-Йорк, в семье еврейских родителей, врача Эдварда Эдельмана и Анны (урождённой Фридман) Эдельман, работавшей в страховой отрасли. Он несколько лет учился игре на скрипке, но в итоге осознал, что ему не хватает внутреннего стремления для карьеры концертного скрипача, и решил посвятить себя медицинским исследованиям. Он учился в государственных школах Нью-Йорка, окончил среднюю школу Джона Адамса, а затем поступил в колледж Урсинус, который окончил с отличием (magna cum laude) со степенью бакалавра в 1950 году. В 1954 году он получил степень доктора медицины в медицинской школе Пенсильванского университета. После присуждения Нобелевской премии Эдельман начал исследования в области регуляции основных клеточных процессов, в частности контроля роста клеток и развития многоклеточных организмов, сосредоточившись на взаимодействии клеток на ранних стадиях эмбрионального развития, а также на формировании и функционировании нервной системы. Эти исследования привели к открытию молекул клеточной адгезии (CAM), которые направляют фундаментальные процессы, помогающие животному обрести свою форму, и посредством которых формируются нервные системы. Одним из важнейших открытий, сделанных в ходе этих исследований, стало то, что ген-предшественник молекулы клеточной адгезии нейронов в процессе эволюции дал начало всей молекулярной системе адаптивного иммунитета. За свои достижения Эдельман был избран членом Американской академии искусств и наук (1968) и Американского философского общества (1977).
Нобелевская премия
Служа в армии в Париже, Эдельман прочитал книгу, которая пробудила его интерес к антителам. Он решил, что, поскольку в книге было так мало информации об антителах, он продолжит их изучение по возвращении в Соединенные Штаты, что и привело его к изучению физической химии для получения докторской степени в 1960 году. За эту работу Эдельман и Портер разделили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1972 году.
Дисульфидные связи
Ранние исследования Эдельмана структуры белков антител показали, что дисульфидные связи соединяют белковые субъединицы. Ключевой особенностью этих моделей было представление о том, что антигенсвязывающие домены антител (Fab) включают аминокислоты как из легких, так и из тяжелых белковых субъединиц. Внутри- и межцепочечные дисульфидные связи способствуют сближению двух частей антигенсвязывающего домена.
Секвенирование антител
Эдельман и его коллеги использовали бромид цианогена и протеазы для фрагментации белковых субъединиц антитела на более мелкие фрагменты, которые можно было проанализировать для определения их аминокислотной последовательности. К моменту определения первой полной последовательности антитела (1969 год) это была самая большая из когда-либо определенных полных последовательностей белка. Доступность аминокислотных последовательностей антител позволила установить, что организм способен производить множество различных антител с похожими константными областями и различными вариабельными областями.
Топобиология
Топобиология – это теория Эдельмана, утверждающая, что морфогенез определяется дифференциальными адгезивными взаимодействиями между гетерогенными популяциями клеток и объясняющая, как из одной клетки может развиться сложный многоклеточный организм. Как предположил Эдельман в 1988 году, топобиология – это процесс, формирующий и поддерживающий дифференцированные ткани, который возникает в результате энергетически выгодного разделения клеток посредством гетерологичных клеточных взаимодействий.
Нейродарвинизм
Теория отбора групп нейронов Эдельмана, также известная как «нейродарвинизм», имеет три основных принципа: отбор развития, отбор опыта и реэнтри. Отбор развития – формирование грубой анатомии мозга контролируется генетическими факторами, но у каждого индивидуума связь между нейронами на синаптическом уровне и их организация в функциональные группы нейронов определяется соматическим отбором в процессе роста и развития. Этот процесс генерирует огромную вариабельность в нейронных схемах – как отпечаток пальца или радужная оболочка, у двух людей не будет абсолютно идентичных синаптических структур в любой сопоставимой области мозговой ткани. Их высокая степень функциональной пластичности и необычайная плотность взаимосвязей позволяют нейронным группам самоорганизовываться во множество сложных и адаптивных «модулей». Эти модули состоят из множества различных типов нейронов, которые, как правило, более тесно и плотно связаны друг с другом, чем с нейронами в других группах. Отбор опыта – перекрываясь с начальным ростом и развитием мозга и продолжаясь на протяжении всей жизни индивидуума, непрерывно происходит процесс синаптического отбора внутри разнообразных репертуаров нейронных групп. Этот процесс может усиливать или ослаблять связи между группами нейронов и ограничивается сигналами ценности, возникающими из активности восходящих систем мозга, которые постоянно модифицируются успешными результатами. Отбор опыта генерирует динамические системы, способные «отображать» сложные пространственно-временные события из органов чувств, систем организма и других нейронных групп мозга на другие отобранные нейронные группы. Эдельман утверждает, что этот динамический селективный процесс прямо аналогичен процессам отбора, действующим на популяции индивидуумов в видах, и также отмечает, что эта функциональная пластичность необходима, поскольку даже огромная кодирующая способность всего человеческого генома недостаточна для явного определения астрономически сложных синаптических структур развивающегося мозга. Реэнтри – концепция реэнтрантного сигналинга между нейронными группами. Он определяет реэнтри как непрерывный рекурсивный динамический обмен сигналами, происходящий параллельно между картами мозга, и постоянно связывающий эти карты друг с другом во времени и пространстве (видеофрагмент: Эдельман демонстрирует спонтанное формирование групп нейронов с реэнтрантными связями). Реэнтри в своей работе опирается на сложные сети массивно параллельных взаимных связей внутри и между нейронными группами, которые возникают в результате процессов отбора развития и отбора опыта, описанных выше. Эдельман описывает реэнтри как «форму продолжающегося отбора высшего порядка, которая, по-видимому, уникальна для мозгов животных» и утверждает, что «нет другого объекта во известной вселенной, настолько отчетливо отличающегося реэнтрантными цепями, как человеческий мозг».
Теория эволюции
Эдельман и Галли первыми отметили повсеместность дегенеративности в биологических системах и фундаментальную роль, которую дегенеративность играет в обеспечении эволюции.
Поздняя карьера
Эдельман основал и руководил Институтом нейронаук, некоммерческим исследовательским центром в Сан-Диего, который с 1993 по 2012 год изучал биологические основы высших когнитивных функций у человека. Он был членом научного совета проекта "Всемирный диалог знаний". Эдельман входил в консультативный совет Фестиваля науки и инженерии США.
Личное
Эдельман женился на Максин М. Моррисон в 1950 году. Она была исполнительницей, писателем и автором песен. Некоторые наблюдатели отметили, что персонаж в романе Ричарда Пауэрса «Создатель эха» может быть отсылкой к Эдельману.
Здоровье и смерть
В более поздние годы у него диагностировали рак предстательной железы и болезнь Паркинсона. Эдельман умер 17 мая 2014 года в Ла-Хойе, Калифорния, в возрасте 84 лет.