Control sistémico de la forma التحكُّم النظاميّ بالشكل (المظهر) Systemic shape control

En una entrada reciente se proponía cierta relación entre la concentración atmosférica de oxígeno y el tamaño de los insectos. Se nos venia a decir que, al crecer aquella, aumentaría éste.

Pero además del tamaño, los seres vivos, grandes o pequeños, tienen una forma y sus cambios de tamaño, han de ocurrir dentro de ciertos límites y respetándola . Si el control del tamaño presenta aspectos por aclarar, mucho más intrigante es el control de la forma.
Hace algunos meses, Gustavo en el blog Nucleo Decenio, presentaba un caso bien interesante de control de la forma en salamandras en una entrada titulada “A pergunta que Einstein fez a biología” . Entre las salamandras de la especie Triturus viridescens es común la poliploidia, es decir la presencia de varios juegos cromosómicos por núcleo, de manera natural o inducida.

En la década de los -40 del pasado siglo, un embriólogo, Frankhauser, trabajaba con salamandras que podían ser haploides, diploides o pentaploides. Existía una relación entre el número de cromosomas y el volumen celular de modo que las células pentaploides eran mucho mayores que las haploides…..Pero atención!, lo curioso es que las salamandras pentaploides tenían sus órganos y su cuerpo del mismo tamaño que las haploides. Esto era debido a una compensación del número de células que componen los órganos. Una de las figuras de este trabajo muestra una sección de los conductos pronéfricos.

Independientemente del tamaño de las células, se observa que el tamaño (y la forma) de los conductos pronéfricos está conservado. En las salamandras haploides, los conductos están compuestos de 6-8 células, mientras que en las salamandras pentaploides se forman por de 1-2 células. Cambian los componentes, se mantiene la forma….
¿Cómo se regula la forma?

En su entrada, Gustavo nos recordaba un párrafo que Einstein escribió, inspirado por la lectura de este artículo:

” It is really marvel, the living being. The fact alone that the thing can exist with the three or four fold chromosome number is extremely remarkable. Most peculiar, however, for me is the fact that, in spite of the enlarged single cell, the size of the animal is not correspondingly increased. It looks as the importance of the cell as ruling element of the whole had been overestimated previously. What the real determinant of form and organization is seems quite obscure.”
Parece como si la importancia de la célula, como elemento regulador, hubiera sido sobre-estimada, nos dice Einstein. Cierto. Acostumbrados a pensar en términos de células hemos terminado por darles demasiada importancia. Permanece obscuro el determinante real de la forma y de la organización. Cualquiera que sea, interviene a nivel supracelular, sistémico. Dicho de otro modo, es incorrecto pensar que una célula controla el desarrollo. También es incorrecto pensar que un gen controla un proceso y peor aún pensar que un gen evoluciona como entidad independiente. Tampoco es correcto pensar en la evolución como si una especie pudiera evolucionar independientemente de un ecosistema.

Referencia
Frankhauser (1945) Maintenance of normal structure in heteroploid salamander larvae, through compensation of changes in cell size by adjustment of cell number and cell shap. J Exp. Zool.00(3) pags. 445-455 

http://www.madrimasd.org/blogs/biologia_pensamiento/2011/06/16/132985

 

Limb developmental stages of the newt Notophthalmus viridescens  

في مقال حديث، اقتُرِحَ وجود إرتباط بين نسبة الأوكسجين في الجوّ وحجم الحشرات. 

 

ما يعني لدى حضور نسبة أوكسجين أكبر فسيزيد الحجم أكثر. 

 

لكن، وإضافة للحجم، فللكائنات الحيّة، سواء كانت صغيرة أو كبيرة، شكل (مظهر) وتحدث التغيرات في الحجم ضمن حدود واضحة تحترمه.

 

 فيما لو تضح جوانب التحكُّم بالحجم، فالأهمّ هو التحكُّم بالشكل أو بالمظهر. 

منذ عدّة شهور، قدّمت مُدوَّنة Nucleo Decenio قضيّة ممتعة تتصل بالتحكّم بالمظهر عند السلمندر. 

 

 

نجد بين السلمندر نوع تريتوروس فيريدسينس Triturus viridescens وهو متعدد المجموعات الصبغيّة وهو ما يعني وجود مجموعات كروموزومات في النواة بصورة طبيعية أو  مُستحثّة.

  خلال عقد الأربعينيات من القرن الماضي، عمل عالم الأجنّة فرانك هوزر على السلمندر وانتمت إلى أحادية المجموعات الصبغية أو ثنائيّة المجموعات الصبغية أو متعددة المجموعات الصبغية. 

 

 فوجد علاقة بين عدد الكروموزومات والحجم الخليويّ، حيث ازداد حجم الخلايا متعددة المجموعات الصبغية أكثر من حجم الخلايا أحادية المجموعة الصبغية.

 

 لكن مهلاً! 

 

 الأمر المثير هو أنّ حجم أعضاء وجسم السلمندر متعدد المجموعات الصبغية مساوٍ لحجم أعضاء السلمندر وحيد المجموعة الصبغية. ويُعزى هذا إلى عدد الخلايا الحاضر في كل عضو. تبين إحدى صور هذا العمل قسم من قنوات مولر.

بشكل مستقل عن حجم الخلايا، يُلاحظ الاحتفاظ بذات حجم (وشكل) قنوات مولر. 

 

فلدى السلمندر أحادي المجموعة الصبغية، تتشكل القنوات من 6-8 خليّة .. بينما لدى السلمندر متعدد المجموعات الصبغية، تتشكل تلك القنوات من 1-2 خليّة. 

 

تتغير المكونات ويٌحافَظُ على الشكل .. 

كيف يُنظَّمُ الشكل؟

ذكّرنا صاحب الموضوع في مقاله بمقطع لآنشتاين، يشكل وحياً لقراءة هذا المقال، حين قال:

"حقاً، إنه عجيب ذاك الكائن الحيّ. ترتكز حقيقة هذا الوجود على 3 أو 4 كروموزومات، شيء لافت للإنتباه. الأغرب، مع ذلك، أنّه على الرغم من سعة حجم الخلية الواحدة، فلا يتوافق هذا الحجم مع حجم الحيوان وفق معدل إزدياد. يبدو أن هناك مبالغة بالدور الأساسي الذي تلعبه الخليّة. بالتالي، ما هو المحدد الحقيقي للشكل والتنظيم، الذي يبدو غامضاً؟".

يظهر كما لو أنّه قد بُولِغَ بتقدير أهميّة الخليّة كعنصر منظّم، كما يقول آنشتاين. 

 

حقّاً، لقد تعودنا على التفكير بطريقة، أعطينا أهمية زائدة عن حدّها للخلايا من خلالها. 

 

ما يزال غامضاً المُحدّد الحقيقيّ للشكل وللتنظيم. 

 

وكائناً ما يكن، فإنّه يتدخّل في مستوى فوق خليويّ نظاميّ. ما قوله بصيغة أخرى، غير صحيح التفكير بأنّ الخليّة تتحكّم بالنموّ. كذلك، غير صحيح التفكير بأنّ جين (مُورِّثة) ما يتحكّم بالعمليّة، والأسوأ التفكير بانّ جين يمكن أن يتطور كذات مستقلة. غير صحيح التفكير بإمكانية حدوث تطور نوع حيّ بشكل مستقلّ عن نظام بيئيّ.

El sistema de autocorrección de la ciencia نظام التصحيح الذاتيّ للعلم The self-correcting system of science

Son fiables los resultados de la ciencia?, ¿podemos tomar como cierto lo que aparece publicado en las revistas científicas?, ¿nos cuentan los medios de comunicación los resultados que obtienen los científicos de forma adecuada? Sobre estas preguntas trata un interesante editorial del último número de la revista Nature Microbiology Reviews. Dado que creo que es un artículo que puede abrir debates de interés comparto aquí su traducción.

La ciencia es el sistema ideal para conocer y comprender la naturaleza, o dicho de una forma más filosófica, un mecanismo que busca la verdad. La ciencia avanza gracias al debate que mantienen los investigadores: las preguntas y dudas se resuelven mediante experimentación, los resultados son comunicados y publicados y en ese momento se recomprueban esos resultados en nuevos experimentos realizados en otros laboratorios.

Los primeros resultados son acogidos con escepticismo, pero cuando otros laboratorios confirman esos resultados, éstos son aceptados y pasan a formar parte del conocimiento colectivo. Sin embargo, los resultados se siguen analizando, y puede darse el caso que nuevos experimentos muestren que los resultados iniciales eran incorrectos. Por ejemplo, en 1953 L. Pauling y R.B. Corey reportaron que el DNA forma una triple hélice con los grupos fosfatos localizados en el centro (1). Sin embargo, poco después Watson y Crick mostraron que el DNA es una doble hélice con los grupos fosfatos localizados en el exterior (2), un resultado que se ha confirmado en muchas ocasiones desde entonces. Dos ejemplos recientes han mostrado que este proceso de experimentación-publicación-verificación es un mecanismo viable que permite que nuestro conocimiento científico de la realidad sea el más acertado posible.

A finales de 2010, Wolfe-Simon y colaboradores publicaron que una bacteria del género Halomonas podía sustituir el fósforo por arsénico como elemento necesario para su crecimiento, incorporando el arsénico en las moléculas que poseen fosfato, como por ejemplo el DNA (3). Este descubrimiento recibió una amplísima atención mediática, pero fue recibida con escepticismo por parte de la comunidad científica, ya que nunca antes se había descrito una sustitución de un elemento esencial para la vida. De hecho, al poco de aparecer la publicación, se observó una elevada actividad en los medios y blogs científicos especializados, donde aparecían serias dudas, no sólo de los resultados científicos presentados, sino también del proceso por el que esta información había llegado a ser publicada. Una revista tiene mucho que ganar con artículos que llamen la atención, pero también debe ser responsable de lo que ocurra con esa publicación. Science, que publicó el artículo original, ha publicado recientemente 8 cartas que rechazan el contenido del artículo de partida, así como una respuesta de los autores de éste. El debate continua, y los científicos tratan de ponerse de acuerdo sobre cuál es la información veraz. Se espera que de estos debates se obtenga información de provecho para la ciencia.

En el segundo ejemplo, Lombardi y colaboradores, en octubre de 2009, propusieron una correlación razonable entre el virus xenotrópico relacionado con la leucemia murina (XMRV) y el síndrome de la fatiga crónica (CFS) (4). Desde entonces, al menos 10 estudios independientes han sido incapaces de confirmar esa relación, y la presencia del virus en los enfermos analizados en el primer trabajo se considera como fruto de una contaminación. En este caso el proceso de experimentación-publicación-verificación ha funcionado, la comunidad internacional ha descartado la relación XMRV-CFS.

Pero la ciencia no opera en el vacío, y muchos resultados tienen implicaciones clínicas muy claras. Por ejemplo, la Cruz Roja de EEUU respondió a la historia del virus XMRV con una petición de que se prohibiera donar sangre a los afectados por CFS, eliminado así donaciones que potencialmente pueden salvar vidas. Además algunos enfermos de CFS comenzaron con una terapia antiviral de elevado coste en busca de cura.

Otro ejemplo aún más peligroso para la salud lo constituyó la publicación de la relación entre la vacuna triple vírica y el autismo (6). Esa relación no existe, los resultados publicados fueron fruto de una falsificación, pero ha calado a la opinión pública, lo que ha tenido un efecto claro: la disminución del número de vacunados en Inglaterra, lo que ha hecho que incremente la proporción de enfermedades para las que se dispone de mecanismos de prevención. Debido que este tipo de información puede inducir respuestas prematuras de alarma en la opinión pública, tanto los científicos como los medios de comunicación han de ser cautos a la hora de presentar los resultados evitando tanto el alarmismo como las falsas esperanzas. Siempre existe la posibilidad de que acaben publicándose resultados incorrectos debido a circunstancias que escapan al control de los científicos. Por ello hay que ser cuidadoso, especialmente en temas que pueden causar controversia, y esperar a la reconfirmación o refutación de la comunidad científica.

Con los ejemplos aquí mostrados se puede observar que el método de experimentación-publicación-verificación, es una herramienta tremendamente poderosa que único que solicita es algo de tiempo para llevar a cabo esas verificaciones, algo que parece oponerse tanto a la instantaneidad que demandan los medios de comunicación actuales y a la velocidad de crucero que se imprime en muchos laboratorios gracias a las nuevas tecnologías. Pero si se pretenden resultados fiables ese tiempo demandado por la verificación es más que nunca necesario. La propia credibilidad de la ciencia está en juego.

Referencias

1.    Pauling, L. y Corey, R.B. (1953) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 39: 84-97.
2. Watson, J.D. y Crack, F.H.C. (1953) Nature 171: 737-738.
3. Wolfe-Simon, F. y col. (2011) Science 332: 1163-1166.
4. Lombardi, V.C. y col. (2009) Science 326: 585-589.
5. Wakefiled, A.J. y col. Lancet 637-641.
6. Editorial de la revista (2011) Nature Microb. Rev. 9:558

http://cnho.wordpress.com/2011/07/18/el-sistema-de-autocorreccion-de-la-ciencia/#more-20959

 

 

هل تتمتع النتائج العلمية بالموثوقيّة؟ 

 

هل يمكننا إعتماد ما يُنشَر في مجلات علمية بوصفه مؤكّداً؟ 

 

هل تُوصل وسائل الإعلام نتائج البحث العلمي بطريقة مُناسبة؟ 

 

  طرحت إفتتاحية مجلة نيتشر ريفيوز مايكروبيولوجي هذه الأسئلة. 

 

حيث أنني أرى بأنّ هذا المقال يمكن أن يفتح نقاشاً مُمتعاً حول النقاط المطروحة فيه.

  العلم هو النظام الأمثل لمعرفة وفهم الطبيعة، أو بقول هذا بصيغة فلسفيّة أكثر، العلم هو آلية تبحث عن الحقيقة (عن فهم أفضل .. فينيق ترجمة). 

 

يتقدّم العلم بفضل النقاش الذي يُجريه الباحثون عبر:

طرح أسئلة وتولُّد شكوك تُجلى عبر البحث والإختبار، نقاش النتائج ونشرها، وبتلك اللحظة، يُعادُ تقييمها عبر إختبارات محققة بمختبرات أخرى.

النتائج الأوليّة، هي موضع شكّ وإرتياب، لكن، عندما تؤكد مختبرات وتجارب أخرى تلك النتائج، فستشكّل جزء من المعرفة الجماعية المُشتركة. 

 

مع هذا، تحضر عملية تحليل النتائج بإستمرار، ويمكن لإختبارات جديدة تبيان عدم صحّة النتائج الأوليّة. 

 

على سبيل المثال، خلال العام 1953، ذكر كلّ من لينوس باولنغ وروبرت كوري بأنّ الحمض النووي الريبي منقوص الاوكسجين يتكون من ثلاث خيوط مع مجموعات الفوسفات الواقعة في المركز.

 

 لكن، بوقت لاحق، بيّن كلّ من جيمس واتسون وفرنسيس كريك بأنّ الحمض الريبي منقوص الأوكسجين مُتكون من خيطين مع مجموعات فوسفات واقعة في الخارج، وهذا ما تمّ تأكيده بمرات كثيرة من وقتها.

 

 بيّن مثالان حديثان، في مناسبات كثيرة، بأنّ تلك العملية المتمثلة بالاختبار .. النشر .. التحقُّق:

 

 هي آلية حيوية، تسمح لمعرفتنا العلمية عن الواقع بالإقتراب أكثر صوب الدقّة الممكنة.

 

بنهايات العام 2010، نشرت فيليسا وولف سايمون ومعاونيها، الآتي: 

 

أمكن لنوع البكتريا هالوموناي المنتمي لجنس أليفات الملح إستبدال الفوسفور بالزرنيخ كعنصر ضروري لنموها، بإدخالها للزرنيخ في الجزيئات الممتلكة للفوسفات مثل الحمض النووي الريبي منقوص الأوكسجين.  

 

لقي هذا الإكتشاف إهتماماً إعلامياً واسعاً؛ لكنه قُوبل بشكوك من قبل جزء من المؤسسة العلمية، بحيث أنه لم يحدث من قبل أن تمّ إحلال الزرنيخ كعنصر أساسي للحياة. 

 

في الواقع، إثر نشر الخبر بفترة قصيرة، لُوحِظَ نشاطاً كثيفاً بوسائل إعلام ومدونات علمية متخصصة، ظهر من خلالها تشكيكات جديّة بالأمر، ليس فقط بالنتائج العلمية المقدمة، بل أيضاً بالعملية التي وصلت بها تلك المعلومة الى النشر. 

 

ربما، تربح المجلة حين تنشر أخباراً مُلفتة، لكن، يجب أن تتحلى بالمسؤولية تجاه ما يتم نشره. 

 

نشرت مجلة ساينس، التي قد نشرت المقال الاصليّ، 8 رسائل ترفض محتوى المقال وذلك بمثابة ردّ على مؤلفي المقال.

 

 يستمرّ النقاش ويسعى العلماء للإتفاق حول ماهيّة المعلومة الصحيحة أو الأكثر صحّة. يُؤمل من تلك النقاشات أن تؤدي إلى  الحصول على المعلومة النافعة علمياً.

في المثال الثاني، اقترح مركز لومباردي للسرطان في شهر أكتوبر تشرين أول 2009 وجود علاقة إرتباط بين الفيروس  إكس إم آر في المتسبب باللوكيميا البحرية (XMRV) ومتلازمة الاجهاد المُزمن (CFS). من ذاك الوقت، لم تستطع أكثر من عشر دراسات مستقلة تأكيد هذه العلاقة، واعتُبِرَ حضور الفيروس عند المرضى المتعرضين للتحليل في العمل الأول كثمرة للتلوّث. في هذه الحالة،  اشتغلت عملية الإختبار / النشر / التحقّق، وأبرز المجتمع الدولي العلاقة بين XMRV و .CFS

لكن، لا يتحرك العلم في الفراغ، ولنتائج كثيرة تبعات سريريّة شديدة الوضوح. 

 

كمثال، استجاب الصليب الاحمر الأميركي لتاريخية فيروس XMRV لدرجة طلب منع التبرع بالدم للمُصابين بـ CFS، وبهذا، يقومون بالغاء تبرعات دم يمكنها إنقاذ حيوات الكثيرين. إضافة لانّ بعض المرضى بـ CFS قد بدؤوا علاج مضاد فيروسي مُكلف كثيراً بحثاً عن العلاج.

مثال آخر أكثر خطورة على الصحة، شكّله نشر العلاقة بين اللقاح الثلاثيّ الفيروسيّ  يسمى أيضاً لقاح الحصبة والنكاف والحميراء والتوحُّد. لا وجود لهذه العلاقة، فالنتائج المنشورة ثمرة تزوير، لكن، أثّرت بالرأي العام، حيث كان لها أثر واضح بنقصان عدد الملقحين في إنكلترا، الأمر الذي تسبّب بإزدياد نسبة الأمراض، التي يوفر اللقاح المضادات لها والوقاية منها. 

 

يدفعنا هذا إلى التحذير، دوماً، من التهويل وضرورة توخّي الحذر سواء من قبل وسائل الإعلام أو العلماء على حدّ سواء. 

 

دوماً، هناك إحتمال لنشر نتائج غير صحيحة بحسب ظروف قد تؤثر على ضبط وتحكّم العلماء.

 

 بالتالي، يتوجب الحذر، خصوصا في مواضيع مثيرة للجدل، ومن الضروريّ إنتظار تفنيد المؤسسة العلمية.

وفق الأمثلة المُقدّمة أعلاه، يمكن ملاحظة أنّ المنهج: 

 

إختبار / نشر / تحقّق.

 

عبارة عن آلية فعّالة تحتاج بعض الوقت للوصول الى التأكيد، ويتعارض هذا مع إلحاح وسائل الإعلام الراهنة ومع السرعة التي تُبديها كثير من المختبرات بفضل تقنيات جديدة. 

 

فيما لو نرغب ببلوغ نتائج موثوقة، فيجب تخصيص الوقت الكافي لمسألة التحقُّق والتأكيد. 

 

فمصداقيّة العلم على المحكّ.