Gerald Edelman - Gerald Edelman

Gerald Edelman
Profesor Gerald M. Edelman (recortado) .jpg
Gerald M. Edelman en 2010.
Nació
Gerald Maurice Edelman

( 01/07/1929 )1 de julio de 1929
Murió 17 de mayo de 2014 (17 de mayo de 2014)(84 años)
Nacionalidad americano
alma mater Ursinus College , Facultad de Medicina de la Universidad de Pensilvania , Universidad Rockefeller
Esposos) Maxine M. Morrison (m. 1950; 3 hijos)
Premios Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1972
Carrera científica
Los campos Inmunología
Neurociencia
Filosofía de la mente
Estudiantes de doctorado Paul David Gottlieb

Gerald Maurice Edelman ( / ɛ d əl m ən / ; 1 julio 1929 hasta 17 mayo 2014) fue un biólogo que compartió el 1972 Premio Nobel de Fisiología o Medicina para el trabajo con Rodney Robert Porter en el sistema inmunológico . La investigación ganadora del Premio Nobel de Edelman se centró en el descubrimiento de la estructura de las moléculas de anticuerpos . En entrevistas, ha dicho que la forma en que evolucionan los componentes del sistema inmunológico a lo largo de la vida del individuo es análoga a la forma en que evolucionan los componentes del cerebro a lo largo de la vida. De esta manera, existe una continuidad entre su trabajo sobre el sistema inmunológico, por el que ganó el Premio Nobel , y su trabajo posterior en neurociencia y filosofía de la mente .

Vida temprana

Gerald Edelman nació en 1929 en Ozone Park, Queens, Nueva York , de padres judíos , el médico Edward Edelman y Anna (de soltera Freedman) Edelman, que trabajaba en la industria de seguros. Estudió violín durante años, pero finalmente se dio cuenta de que no tenía el impulso interno necesario para seguir una carrera como violinista de concierto y decidió dedicarse a la investigación médica. Asistió a escuelas públicas en Nueva York, se graduó de John Adams High School y luego fue a la universidad en Pensilvania, donde se graduó magna cum laude con una licenciatura en Ursinus College en 1950 y recibió un doctorado en medicina de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pensilvania en 1954. .

Carrera profesional

Después de un año en la Fundación Johnson de Física Médica, Edelman se convirtió en residente del Hospital General de Massachusetts ; luego ejerció la medicina en Francia mientras servía en el Cuerpo Médico del Ejército de los Estados Unidos . En 1957, Edelman se unió al Instituto Rockefeller de Investigación Médica como becario de posgrado, trabajó en el laboratorio de Henry Kunkel y recibió un doctorado. en 1960. El instituto lo nombró Decano Asistente (luego Asociado) de Estudios de Posgrado; se convirtió en profesor en la escuela en 1966. En 1992, se mudó a California y se convirtió en profesor de neurobiología en el Instituto de Investigación Scripps .

Después de su premio Nobel, Edelman comenzó a investigar sobre la regulación de los procesos celulares primarios , en particular el control del crecimiento celular y el desarrollo de organismos multicelulares , centrándose en las interacciones célula a célula en el desarrollo embrionario temprano y en la formación y función. del sistema nervioso. Estos estudios llevaron al descubrimiento de moléculas de adhesión celular (CAM), que guían los procesos fundamentales que ayudan a un animal a alcanzar su forma y forma, y ​​mediante los cuales se construyen los sistemas nerviosos. Uno de los descubrimientos más significativos realizados en esta investigación es que el gen precursor de la molécula de adhesión de las células neurales dio lugar a la evolución de todo el sistema molecular de la inmunidad adaptativa .

premio Nobel

Mientras estaba en París sirviendo en el ejército, Edelman leyó un libro que despertó su interés en los anticuerpos . Decidió que, dado que el libro decía tan poco sobre los anticuerpos, los investigaría más a fondo al regresar a los Estados Unidos, lo que lo llevó a estudiar química física para su doctorado en 1960. La investigación realizada por Edelman y sus colegas y Rodney Robert Porter a principios de la década de 1960 produjo avances fundamentales en la comprensión de la estructura química del anticuerpo, lo que abrió una puerta para estudios adicionales. Por este trabajo, Edelman y Porter compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1972.

En su comunicado de prensa del Premio Nobel en 1972, el Instituto Karolinska elogió el trabajo de Edelman y Porter como un gran avance:

El impacto de los descubrimientos de Edelman y Porter se explica por el hecho de que proporcionaron una imagen clara de la estructura y el modo de acción de un grupo de sustancias biológicamente particularmente importantes. Con esto, establecieron una base firme para una investigación verdaderamente racional, algo que anteriormente faltaba en gran medida en inmunología. Sus descubrimientos representan claramente un avance que inmediatamente incitó a una ferviente actividad de investigación en todo el mundo, en todos los campos de la ciencia inmunológica, produciendo resultados de valor práctico para el diagnóstico clínico y la terapia.

Enlaces disulfuro

Diagrama que ilustra los enlaces disulfuro (rojo) que unen las subunidades de proteínas ligeras (verde) y pesadas (azul) de las moléculas de inmunoglobulina G (IgG). Este diagrama también ilustra las posiciones relativas de los dominios variable (V) y constante (C) de una molécula de IgG. Las regiones variables de la cadena pesada y ligera se unen para formar sitios de unión al antígeno al final de los dos brazos simétricos del anticuerpo.

Las primeras investigaciones de Edelman sobre la estructura de las proteínas de los anticuerpos revelaron que los enlaces disulfuro unen las subunidades de las proteínas. Las subunidades proteicas de los anticuerpos son de dos tipos, las cadenas pesadas más grandes y las cadenas ligeras más pequeñas. Dos cadenas ligeras y dos pesadas están unidas por enlaces disulfuro para formar un anticuerpo funcional.

Modelos moleculares de estructura de anticuerpos

Utilizando datos experimentales de su propia investigación y el trabajo de otros, Edelman desarrolló modelos moleculares de proteínas de anticuerpos. Una característica clave de estos modelos incluía la idea de que los dominios de unión a antígenos de los anticuerpos ( Fab ) incluyen aminoácidos de las subunidades de proteínas tanto ligeras como pesadas . Los enlaces disulfuro entre cadenas ayudan a unir las dos partes del dominio de unión al antígeno.

Secuenciación de anticuerpos

Edelman y sus colegas utilizaron bromuro de cianógeno y proteasas para fragmentar las subunidades de la proteína del anticuerpo en piezas más pequeñas que podrían analizarse para determinar su secuencia de aminoácidos . En el momento en que se determinó la primera secuencia completa de anticuerpos (1969), era la secuencia proteica completa más grande que jamás se había determinado. La disponibilidad de secuencias de aminoácidos de proteínas de anticuerpos permitió reconocer el hecho de que el cuerpo puede producir muchas proteínas de anticuerpos diferentes con regiones constantes de anticuerpos similares y regiones variables de anticuerpos divergentes .

Topobiología

La topobiología es la teoría de Edelman que afirma que la morfogénesis es impulsada por interacciones adhesivas diferenciales entre poblaciones de células heterogéneas y explica cómo una sola célula puede dar lugar a un organismo multicelular complejo. Como lo propuso Edelman en 1988, la topobiología es el proceso que esculpe y mantiene los tejidos diferenciados y se adquiere mediante la segregación energéticamente favorecida de las células a través de interacciones celulares heterólogas.

Teoría de la conciencia

En su carrera posterior, Edelman se destacó por su teoría de la conciencia , documentada en una trilogía de libros técnicos y en varios libros posteriores escritos para una audiencia general, incluidos Bright Air, Brilliant Fire (1992), A Universe of Consciousness (2001, con Giulio Tononi ), Wider than the Sky (2004) y Second Nature: Brain Science and Human Knowledge (2007).

En Second Nature, Edelman define la conciencia humana como:

"... lo que pierde al entrar en un sueño profundo sin sueños ... anestesia profunda o coma ... lo que recupera después de salir de estos estados. [La] experiencia de una escena unitaria compuesta de forma variable por respuestas sensoriales ... recuerdos. .. situacion ... "

El primero de los libros técnicos de Edelman, The Mindful Brain (1978), desarrolla su teoría del darwinismo neuronal , que se basa en la idea de plasticidad en la red neuronal en respuesta al entorno. El segundo libro, Topobiology (1988), propone una teoría de cómo se establece la red neuronal original del cerebro de un recién nacido durante el desarrollo del embrión . El presente recordado (1990) contiene una amplia exposición de su teoría de la conciencia .

En sus libros, Edelman propuso una teoría biológica de la conciencia, basada en sus estudios del sistema inmunológico. Ubicó explícitamente su teoría dentro de la Teoría de la selección natural de Charles Darwin , citando los principios clave de la teoría de poblaciones de Darwin, que postula que la variación individual dentro de las especies proporciona la base para la selección natural que eventualmente conduce a la evolución de nuevas especies. Rechazó explícitamente el dualismo y también descartó hipótesis más nuevas, como el llamado modelo "computacional" de conciencia , que compara las funciones del cerebro con las operaciones de una computadora. Edelman argumentó que la mente y la conciencia son fenómenos puramente biológicos, que surgen de procesos celulares complejos dentro del cerebro, y que el desarrollo de la conciencia y la inteligencia puede explicarse mediante la teoría darwiniana.

La teoría de Edelman busca explicar la conciencia en términos de la morfología del cerebro. El cerebro de un bebé recién nacido comprende una población masiva de neuronas (aproximadamente 100 mil millones de células) y aquellas que sobreviven a las fases iniciales de crecimiento y desarrollo harán aproximadamente 100 billones de conexiones entre sí. Una muestra de tejido cerebral del tamaño de una cabeza de fósforo contiene alrededor de mil millones de conexiones, y si consideramos cómo estas conexiones neuronales podrían combinarse de diversas formas, el número de posibles permutaciones se vuelve hiperastronómico, del orden de diez seguido de millones de ceros. . El cerebro joven contiene muchas más neuronas de las que finalmente sobrevivirán hasta la madurez, y Edelman argumentó que esta capacidad redundante es necesaria porque las neuronas son las únicas células del cuerpo que no pueden renovarse y porque solo aquellas células y redes mejor adaptadas a su propósito final lo harán. ser seleccionados ya que se organizan en grupos neuronales.

Darwinismo neuronal

La teoría de Edelman de la selección de grupos neuronales, también conocida como " darwinismo neuronal ", tiene tres principios básicos: selección evolutiva, selección experiencial y reentrada.

  1. Selección del desarrollo : la formación de la anatomía general del cerebro está controlada por factores genéticos, pero en cualquier individuo la conectividad entre las neuronas a nivel sináptico y su organización en grupos neuronales funcionales está determinada por la selección somática durante el crecimiento y el desarrollo. Este proceso genera una tremenda variabilidad en los circuitos neuronales; como la huella dactilar o el iris , no hay dos personas que tengan exactamente las mismas estructuras sinápticas en cualquier área comparable del tejido cerebral. Su alto grado de plasticidad funcional y la extraordinaria densidad de sus interconexiones permite que los grupos neuronales se autoorganicen en muchos "módulos" complejos y adaptables. Estos están formados por muchos tipos diferentes de neuronas que, por lo general, están más estrecha y densamente conectadas entre sí que con las neuronas de otros grupos.
  2. Selección experiencial : traslapando el crecimiento y desarrollo inicial del cerebro, y extendiéndose a lo largo de la vida de un individuo, se produce un proceso continuo de selección sináptica dentro de los diversos repertorios de grupos neuronales. Este proceso puede fortalecer o debilitar las conexiones entre grupos de neuronas y está restringido por señales de valor que surgen de la actividad de los sistemas ascendentes del cerebro, que se modifican continuamente por una salida exitosa. La selección experiencial genera sistemas dinámicos que pueden "mapear" eventos espacio-temporales complejos de los órganos sensoriales, sistemas corporales y otros grupos neuronales en el cerebro hacia otros grupos neuronales seleccionados. Edelman sostiene que este proceso selectivo dinámico es directamente análogo a los procesos de selección que actúan sobre poblaciones de individuos en especie, y también señala que esta plasticidad funcional es imperativa, ya que ni siquiera la vasta capacidad de codificación de todo el genoma humano es suficiente para especificar explícitamente las estructuras sinápticas astronómicamente complejas del cerebro en desarrollo.
  3. Reentrada —El concepto de señalización reentrante entre grupos neuronales. Él define la reentrada como el intercambio dinámico recursivo continuo de señales que ocurre en paralelo entre mapas cerebrales, y que continuamente interrelaciona estos mapas entre sí en el tiempo y el espacio ( clip de película : Edelman demuestra la formación espontánea de grupos entre neuronas con conexiones reentrantes). La reentrada depende, para sus operaciones, de las intrincadas redes de conexiones recíprocas masivamente paralelas dentro y entre grupos neuronales, que surgen a través de los procesos de selección evolutiva y experiencial descritos anteriormente. Edelman describe la reentrada como "una forma de selección continua de orden superior ... que parece ser exclusiva de los cerebros de los animales" y que "no hay otro objeto en el universo conocido tan completamente distinguido por circuitos reentrantes como el cerebro humano".

Teoría de la evolución

Edelman y Gally fueron los primeros en señalar la omnipresencia de la degeneración en los sistemas biológicos y el papel fundamental que desempeña la degeneración para facilitar la evolución.

Carrera posterior

Edelman fundó y dirigió The Neurosciences Institute , un centro de investigación sin fines de lucro en San Diego que entre 1993 y 2012 estudió las bases biológicas de la función cerebral superior en humanos. Formó parte de la junta científica del proyecto World Knowledge Dialogue.

Edelman fue miembro del Consejo Asesor del Festival de Ciencia e Ingeniería de EE. UU .

Personal

Edelman se casó con Maxine M. Morrison en 1950. Tienen dos hijos, Eric, un artista visual en la ciudad de Nueva York, y David, profesor adjunto de neurociencia en la Universidad de San Diego . Su hija, Judith Edelman , es músico, artista de grabación y escritora de bluegrass . Algunos observadores han señalado que un personaje de Richard Powers ' El Eco fabricante puede ser un guiño a Edelman.

Salud y muerte

Más adelante en su vida, tuvo cáncer de próstata y enfermedad de Parkinson . Edelman murió el 17 de mayo de 2014 en La Jolla, California , a los 84 años.

Bibliografía

  • Darwinismo neuronal : la teoría de la selección de grupos neuronales (Basic Books, Nueva York 1987). ISBN  0-19-286089-5
  • Topobiology: An Introduction to Molecular Embriology (Basic Books, 1988, Reedición 1993) ISBN  0-465-08653-5
  • El presente recordado: una teoría biológica de la conciencia (Basic Books, Nueva York 1990). ISBN  0-465-06910-X
  • Bright Air, Brilliant Fire: Sobre la materia de la mente (Basic Books, 1992, Reimpresión 1993). ISBN  0-465-00764-3
  • The Brain , Edelman y Jean-Pierre Changeux, editores, (Transaction Publishers, 2000). ISBN  0-7658-0717-3
  • Un universo de conciencia : cómo la materia se convierte en imaginación , Edelman y Giulio Tononi , coautores, (Basic Books, 2000, Reprint edition 2001). ISBN  0-465-01377-5
  • Wider than the Sky : The Phenomenal Gift of Consciousness (Yale Univ. Press 2004) ISBN  0-300-10229-1
  • Second Nature: Brain Science and Human Knowledge (Yale University Press 2006) ISBN  0-300-12039-7

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos