مراجعة كيف تعمل الحياة بقلم فيليب بول – سحر علم الأحياء | كتب العلوم والطبيعة

يقد تعتقد، مع اكتمال مشروع الجينوم البشري قبل 20 عامًا، واكتشاف الحلزون المزدوج الذي يحتفل بعيد ميلاده السبعين هذا العام، أننا نعرف بالفعل كيف تعمل الحياة. في الفيزياء، كان البحث عن ما يسمى بنظرية التوحيد الكبرى يشغل العقول الأكثر طموحا لأجيال عديدة، ولكن للأسف دون جدوى. لكن في علوم الحياة، تمكنا من العثور على أربع نظريات توحيدية كبرى في غضون 100 عام أو نحو ذلك. هناك ثلاثة منها معروفة جيداً: نظرية الخلية – كل أشكال الحياة تتكون من خلايا، والتي تأتي فقط من الخلايا الموجودة؛ تطور داروين عن طريق الانتقاء الطبيعي. وعلم الوراثة العالمي – يتم تشفير الحياة كلها بواسطة شيفرة مكتوبة في جزيء الحمض النووي. والرابع، الذي لا يقل أهمية، يسمى التناضح الكيميائي، ويصف الطريقة التي تعيش بها جميع الكائنات الحية عن طريق سحب الوقود من محيطها واستخدامه في تفاعل كيميائي مستمر. باختصار، الحياة المكونة من خلايا تستخرج الطاقة من بيئتها، تأتي معدلة عما كانت عليه من قبل. تم إنجاز المهمة؛ مصوا يا علماء الفيزياء!

ومع ذلك، فإن علم الأحياء فوضوي، وعلى الرغم من أن لدينا هذه القوانين المعمول بها لوصف كل أشكال الحياة على الأرض، إلا أن الأشخاص مثلي يظلون يعملون بأجر لأن فهمنا لكيفية تحول الكيمياء إلى علم الأحياء بعيد كل البعد عن الاكتمال. هذه الأفكار التوحيدية الكبرى لا يمكن التغلب عليها، لكنها تفتقر إلى التفاصيل، وفي علم الأحياء يكمن الشيطان في مستوى جزيئي من التعقيد يصعب فهمه. وكما أشار فيليب بول (عالم فيزياء من حيث الخلفية) في كتابه الجديد الممتاز، لم يكن هذا واضحا بشكل صارخ أكثر مما حدث عندما قلب فيروس غير مرئي العالم رأسا على عقب في عام 2020، مما أسفر عن مقتل الملايين وإصابة عدد أكبر بكثير. ولكن في حين أنه بالنسبة لبعض الأشخاص كان مميتًا، أو خلق عددًا لا يحصى من الأعراض التي قد تستمر لأشهر أو حتى سنوات، فقد كان بالنسبة للآخرين أقرب إلى نزلة برد خفيفة، أو حتى بدون أعراض تمامًا. لا نعرف لماذا كان هذا هو الحال.

“كيف تعمل الحياة” هو عنوان أكثر جاذبية من السؤال المفرط الاستخدام “ما هي الحياة؟” كان هذا هو السؤال الذي أُعطي لسلسلة من المحاضرات المؤثرة والكتاب المصاحب لها في عام 1944 من قبل إروين شرودنغر – الأكثر شهرة بصندوقه الافتراضي الذي يحتوي على قطة كمومية غير ملتزمة – ومنذ ذلك الحين، تم استعارة هذا السؤال من قبل الكثيرين الذين يرغبون في أن يبدو عميقًا . أجد أنه لا معنى له إلى حد كبير، ويتناقض إلى حد ما مع الفكر العلمي نفسه. يجب أن نكون أقل اهتمامًا بماهية الشيء، وأكثر تركيزًا على ما يفعله الشيء. إن تعريف كائن حي هو نوع من الأسئلة الخلقية، لأنه يتضمن نموذجًا مثاليًا غير قابل للتغيير، لكن هذا يتعارض مع أحد قوانيننا الموحدة الكبرى: المبدأ الدارويني القائل بأن الكائنات الحية رباعية الأبعاد، وتتغير باستمرار بمرور الوقت، كما أنها تتغير باستمرار. فضاء.

لكنها فكرة متأصلة بعمق في ثقافتنا: قوة حيوية، شرارة الحياة، صفة مراوغة ولكنها أساسية تميز بين الأحياء والأموات. ما هي الحياة؟ من الصعب تحديد ذلك، ولكننا نعرفه عندما نراه، على حد تعبير القاضي الأمريكي بوتر ستيوارت في عام 1964 (من المسلم به أنه كان يشير إلى تعريف غير ملموس للمواد الإباحية).

ويشير بول إلى أننا نعتمد على الاستعارات والتشبيهات لشرح واستكشاف التعقيدات الشريرة للحياة، ولكن لا شيء منها يكفي. لقد تعلمنا أن الخلايا عبارة عن آلات، على الرغم من أنه لا توجد آلة اخترعناها تتصرف مثل أبسط خلية؛ وأن الحمض النووي هو رمز أو مخطط، على الرغم من أنه ليس كذلك؛ أن الدماغ هو جهاز كمبيوتر، على الرغم من أنه لا يوجد جهاز كمبيوتر يتصرف مثل الدماغ على الإطلاق.

إنه أمر مضحك أننا نسعى جاهدين لاختزال الكيانات الأكثر تعقيدًا في الكون المعروف -الكائنات الحية- إلى وصف بسيط. نحن نتوق إلى الرضا السردي في فك تشابك الأنظمة، لكن التطور يسبقنا بأربعة مليارات سنة، ولم يكن لديه خطة، ولا أي تنازل لكي نفهمه من خلال إحدى ثماره الذكية. كتب جيمس واتسون، نصف الثنائي الذي نشر البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي في عام 1953، ذات مرة أن النصف الآخر، فرانسيس كريك، اقتحم حانة إيجل في كامبريدج وأعلن أنهم اكتشفوا “سر الحياة” (رغم أن في عام 2017، اعترف واتسون نفسه بأنه اخترع المشهد بأكمله للحصول على تأثير درامي). يشير بول إلى أننا لا نحاول القيام بذلك من خلال الفن، أو غيره من الأمور ذات الجمال الشديد: فلا يوجد قارئ أو باحث يحاول عزل واستخلاص “سر ديكنز”.

تنشأ هذه التبسيطات والتشبيهات لأنه ليس من الجيد بما فيه الكفاية نشر الشعار المتعالي “الأمر أكثر تعقيدًا قليلاً من ذلك” ونتوقع ألا يشعر الطلاب بالإرهاق والملل. لكن بول يتساءل عما إذا كانت النماذج التي نستخدمها في تدريسنا تقلل من التعقيد دون الاعتراف بوجوده، كما لو كنا نحاول إبعاد هذا التعقيد عن الطريق حتى لا نضطر أبدًا إلى التفكير في علم الأحياء مرة أخرى. وأتذكر هنا شعاراً أفضل، وهو شعار الإحصائي جورج بوكس: كل النماذج خاطئة، ولكن بعضها مفيد.

يبني بول تشبيهًا لطيفًا باللغة، كما نفعل غالبًا في علم الوراثة. كيف تصل من القاموس إلى الأدب يسأل؟ حسنًا، إنه شيء مثل: الكلمات (+سحر) > الجمل (+سحر) > الفصول والكتب. المعادل في الكائن الحي هو: الجينات (+سحر) > البروتينات (+سحر) > الخلايا (+سحر) > الأنسجة والأجسام.

باستثناء أن السحر ليس خارقًا للطبيعة، فهو مجرد أشياء لا نعرفها بعد، أو لا نستطيع شرحها ببساطة، وهي جوهر كيفية عمل الحياة. يتبع الكتاب المخطط الانسيابي: هناك استكشاف لأساسيات علم الوراثة، وكيف أن الطريقة التي نعلم بها ونفكر بها حول الجينات لا تنعكس في ما يعرفه علماء الوراثة. لا توجد جينات محددة للسمات أو السلوكيات البشرية المعقدة، ومع ذلك فإن هذا المفهوم الخاطئ ــ الذي يُنشر غالبا في العناوين الرئيسية مثل “العلماء يكتشفون الجين الذي ي…” ــ متأصل ثقافيا. تشير الأدلة الناشئة إلى أن الطريقة التي نعلم بها علم الوراثة للأطفال لا تعزز هذا الخطأ فحسب، بل إنها نسخة من الجوهرية العنصرية التي تخلى عنها العلم لفترة طويلة.

تتنقل الكرة من الجينات إلى البروتينات، والخلايا والشبكات، وبذلك نعلق في السحر غير المستكشف الذي ينقلنا من الكيمياء إلى علم الأحياء، في حين نرفض الفكرة الفظيعة المتمثلة في الطبيعة مقابل التنشئة: “لا أستطيع أن أؤكد بما فيه الكفاية، “يردد قائلاً: “الحياة تعمل على الإطلاق فقط فيما يتعلق ببيئتها”.

بول كاتبة رائعة، تصدر كتبًا حول مواضيع متنوعة بشكل لا يصدق بمعدل يجعلني أشعر بالغيرة وعدم الكفاءة. هناك ثروة من المعلومات المدروسة جيدًا هنا، وبعض التفاصيل صعبة بعض الشيء بالنسبة للقارئ العادي، وأنا أتساءل عن فائدة الرسوم التوضيحية بالأبيض والأسود للبروتينات المعقدة بشكل غير كاشف وبالتالي غير مفيدة. ولكن بخلاف ذلك، يعد الكتاب بمثابة دليل أساسي لسعينا الذي لا ينتهي لفهم الحياة. وفي النهاية “ما هي الحياة؟” هو سؤال دون إجابة مفيدة. “كيف تعمل الحياة؟” هو السؤال الذي يجب أن يدفع الموجة القادمة من علماء الأحياء الطموحين من المهد إلى اللحد.