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Gerald Edelman

Gerald Maurice Edelman ( 1 de julio de 1929 - 17 de mayo de 2014) fue un biólogo estadounidense que compartió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1972 por su trabajo con Rodney Robert Porter sobre el sistema inmunológico . [1] La investigación ganadora del Premio Nobel de Edelman se centró en el descubrimiento de la estructura de las moléculas de anticuerpos . [2] En entrevistas, ha dicho que la forma en que los componentes del sistema inmunológico evolucionan a lo largo de la vida del individuo es análoga a la forma en que los componentes del cerebro evolucionan 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 en filosofía de la mente .

Vida temprana y educación

Gerald Edelman nació en 1929 [3] en Ozone Park, Queens, Nueva York , de padres judíos , el médico Edward Edelman y Anna (née Freedman) Edelman, que trabajaba en la industria de seguros. [4] Estudió violín durante años, pero finalmente se dio cuenta de que no tenía el impulso interior necesario para seguir una carrera como violinista de concierto, y decidió dedicarse a la investigación médica. [5] Asistió a escuelas públicas en Nueva York, graduándose de John Adams High School , [6] y luego asistió al Ursinus College , donde se graduó magna cum laude con una licenciatura en 1950. Recibió un doctorado en medicina de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pensilvania en 1954. [4]

Carrera

Después de un año en la Fundación Johnson para la Física Médica, Edelman se convirtió en residente en el Hospital General de Massachusetts ; luego ejerció la medicina en Francia mientras servía en el Cuerpo Médico del Ejército de los EE. UU . [4] En 1957, Edelman se unió al Instituto Rockefeller de Investigación Médica como becario de posgrado, trabajando en el laboratorio de Henry Kunkel y recibiendo un doctorado en 1960. [4] El instituto lo nombró decano asistente (más tarde asociado) de estudios de posgrado; se convirtió en profesor de la escuela en 1966. [4] En 1992, se mudó a California y se convirtió en profesor de neurobiología en el Instituto de Investigación Scripps . [7]

Después de recibir el premio Nobel, Edelman comenzó a investigar la regulación de los procesos celulares primarios , en particular el control del crecimiento celular y el desarrollo de organismos multicelulares , centrándose en las interacciones entre células en el desarrollo embrionario temprano y en la formación y función del sistema nervioso. Estos estudios llevaron al descubrimiento de las moléculas de adhesión celular (CAM), que guían los procesos fundamentales que ayudan a un animal a lograr su forma y figura, y por las 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 celular neuronal dio origen en la evolución a todo el sistema molecular de inmunidad adaptativa . [8]

Por sus esfuerzos, Edelman fue miembro electo tanto de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias (1968) como de la Sociedad Filosófica Estadounidense (1977). [9] [10]

Premio Nobel

Mientras estaba en París sirviendo en el ejército, Edelman leyó un libro que despertó su interés en los anticuerpos . [11] 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. [11] La investigación de 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, abriendo una puerta para estudios posteriores. [12] Por este trabajo, Edelman y Porter compartieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1972. [1]

En su comunicado de prensa del Premio Nobel de 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 ello sentaron una base sólida para una investigación verdaderamente racional, algo que hasta entonces faltaba en gran medida en la inmunología. Sus descubrimientos representan claramente un avance que desencadenó inmediatamente una ferviente actividad investigadora en todo el mundo, en todos los campos de la ciencia inmunológica, produciendo resultados de valor práctico para el diagnóstico y la terapia clínicos. [13]

Enlaces disulfuro

Diagrama que ilustra los enlaces disulfuro (rojo) que unen las subunidades proteicas 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 en el extremo 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 proteicas. [2] 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 cadenas pesadas se unen entre sí mediante enlaces disulfuro para formar un anticuerpo funcional.

Modelos moleculares de la estructura de los anticuerpos

Utilizando datos experimentales de su propia investigación y del trabajo de otros, Edelman desarrolló modelos moleculares de proteínas de anticuerpos. [14] Una característica clave de estos modelos incluía la idea de que los dominios de unión al antígeno de los anticuerpos ( Fab ) incluyen aminoácidos de las subunidades proteicas ligeras y 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 proteína de anticuerpo en piezas más pequeñas que pudieran analizarse para determinar su secuencia de aminoácidos . [15] [16] En el momento en que se determinó la primera secuencia completa de anticuerpo (1969) [17] era la secuencia de proteína completa más grande que se había determinado jamás. La disponibilidad de secuencias de aminoácidos de proteínas de anticuerpos permitió el reconocimiento del 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 está impulsada por interacciones adhesivas diferenciales entre poblaciones celulares heterogéneas y explica cómo una sola célula puede dar lugar a un organismo multicelular complejo. Como propuso Edelman en 1988, la topobiología es el proceso que esculpe y mantiene los tejidos diferenciados y se adquiere por la segregación energéticamente favorecida de 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 un público general, incluidos Bright Air, Brilliant Fire (1992), [18] [19] 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 se pierde al entrar en un sueño profundo sin sueños... anestesia profunda o coma... lo que se recupera al salir de estos estados. [La] experiencia de una escena unitaria compuesta de manera variable por respuestas sensoriales... recuerdos... situación..."

El primero de los libros técnicos de Edelman, The Mindful Brain (1978), [20] desarrolla su teoría del darwinismo neuronal , que se construye en torno a la idea de plasticidad en la red neuronal en respuesta al entorno. El segundo libro, Topobiology (1988), [21] propone una teoría de cómo se establece la red neuronal original del cerebro de un recién nacido durante el desarrollo del embrión . The Remembered Present (1990) [22] contiene una exposición ampliada de su teoría de la conciencia .

En sus libros, Edelman propuso una teoría biológica de la conciencia, basada en sus estudios del sistema inmunológico. Basa explícitamente su teoría en la teoría de la selección natural de Charles Darwin , citando los principios clave de la teoría de la población 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. [23] Rechazó explícitamente el dualismo y también descartó hipótesis más nuevas como el llamado modelo "computacional" de la 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 por la teoría darwiniana.

La teoría de Edelman intenta explicar la conciencia en términos de la morfología del cerebro. Un cerebro comprende una población masiva de neuronas (aproximadamente 100 mil millones de células), cada una con una enorme cantidad de conexiones sinápticas con otras neuronas. Durante el desarrollo, el subconjunto de conexiones que sobreviven a las fases iniciales de crecimiento y desarrollo establecerá aproximadamente 100 billones de conexiones entre sí. Una muestra de tejido cerebral del tamaño de la cabeza de una cerilla contiene alrededor de mil millones de conexiones, y si consideramos cómo se pueden combinar estas conexiones neuronales, el número de posibles permutaciones se vuelve hiperastronómico: del orden de diez seguidos de millones de ceros. [24] El cerebro joven contiene muchas más conexiones neuronales de las que finalmente sobrevivirán hasta la madurez, y Edelman sostuvo que esta capacidad redundante es necesaria porque las neuronas son las únicas células del cuerpo que no se pueden renovar y porque solo las redes mejor adaptadas a su propósito final serán seleccionadas a medida que se organizan en grupos neuronales.

Darwinismo neural

La teoría de selección de grupos neuronales de Edelman, también conocida como « darwinismo neuronal », tiene tres principios básicos: selección del desarrollo, selección experiencial y reentrada.

  1. Selección evolutiva : la formación de la anatomía macroscópica del cerebro está controlada por factores genéticos, pero en cualquier individuo la conectividad entre 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 enorme variabilidad en los circuitos neuronales: al igual que la huella dactilar o el iris , no hay dos personas que tengan exactamente las mismas estructuras sinápticas en una zona 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 estrechamente y densamente conectadas entre sí que con las neuronas de otros grupos.
  2. Selección experiencial – Un proceso continuo de selección sináptica, que se superpone al crecimiento y desarrollo inicial del cerebro y se extiende a lo largo de la vida de un individuo, ocurre dentro de los diversos repertorios de grupos neuronales. Este proceso puede fortalecer o debilitar las conexiones entre grupos de neuronas y está limitado por señales de valor que surgen de la actividad de los sistemas ascendentes del cerebro, que se modifican continuamente en función de los resultados exitosos. La selección experiencial genera sistemas dinámicos que pueden "mapear" eventos espacio-temporales complejos de los órganos sensoriales, sistemas corporales y otros grupos neuronales del 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 las especies, y también señala que esta plasticidad funcional es imperativa, ya que ni siquiera la enorme capacidad de codificación de todo el genoma humano es suficiente para especificar explícitamente las estructuras sinápticas astronómicamente complejas del cerebro en desarrollo. [25]
  3. Reentrada : el concepto de señalización reentrante entre grupos neuronales. Define la reentrada como el intercambio dinámico recursivo continuo de señales que ocurre en paralelo entre mapas cerebrales y que interrelaciona continuamente 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). [26] La reentrada depende para su funcionamiento 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 delineados anteriormente. Edelman describe la reentrada como "una forma de selección continua de orden superior... que parece ser exclusiva de los cerebros 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 ésta desempeña para facilitar la evolución. [27]

Carrera posterior

Edelman fundó y dirigió el Instituto de Neurociencias , 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 los seres humanos. Formó parte del consejo científico del proyecto World Knowledge Dialogue. [28]

Edelman fue miembro del consejo asesor del Festival de Ciencia e Ingeniería de EE. UU . [29]

Personal

Edelman se casó con Maxine M. Morrison en 1950. [4] 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 de bluegrass , [30] artista discográfica y escritora. Algunos observadores [¿ quiénes? ] han señalado que un personaje de The Echo Maker de Richard Powers puede ser un guiño a Edelman.

Salud y muerte

Más tarde en su vida, tuvo cáncer de próstata y enfermedad de Parkinson . [31] Edelman murió el 17 de mayo de 2014, en La Jolla, California , a los 84 años. [3] [32] [33]

Bibliografía

Véase también

Referencias

  1. ^ Por Gerald M. Edelman en Nobelprize.org, consultado el 11 de octubre de 2020
  2. ^ ab Diferencias estructurales entre anticuerpos de diferentes especificidades Archivado el 8 de mayo de 2006 en Wayback Machine por GM Edelman, B. Benacerraf, Z. Ovary y MD Poulik en Proc Natl Acad Sci USA (1961) volumen 47, páginas 1751-1758.
  3. ^ ab Rutishauser, Urs (2014). «Gerald Edelman (1929–2014) Biólogo que ganó el Nobel por resolver la estructura de los anticuerpos». Nature . 510 (7506): 474. Bibcode :2014Natur.510..474R. doi : 10.1038/510474a . PMID  24965643.
  4. ^ abcdef Odelberg, Wilhelm, ed. (1973). "Gerald M. Edelman: biografía". Premio Nobel en 1972 . Fundación Nobel . Consultado el 27 de septiembre de 2007 .(Incluye Adenda, mayo de 2005.)
  5. ^ Comentarios de Edelman en una entrevista radial de 2008 con el físico Michio Kaku (presentador de Exploration ).
  6. ^ Ravo, Nick (7 de enero de 1987). "Atención, desconcierta a la escuela secundaria de Queens". New York Times .
  7. ^ "Gerald M. Edelman: Curriculum Vitae" (PDF) . Consultado el 27 de septiembre de 2007 .
  8. ^ Nobelprize.org - Biografía de Gerald M. Edelman
  9. ^ "Gerald Maurice Edelman". Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias . Consultado el 18 de julio de 2022 .
  10. ^ "Historial de miembros de APS". search.amphilsoc.org . Consultado el 18 de julio de 2022 .
  11. ^ ab "Frontiers Profile: Gerry Edelman". PBS . 21 de noviembre de 2000. Archivado desde el original el 28 de septiembre de 2020 . Consultado el 27 de septiembre de 2007 .
  12. ^ "El Premio Nobel de Fisiología o Medicina 1972" (Nota de prensa). Instituto Karolinka. Octubre de 1972. Consultado el 27 de septiembre de 2007. Sus descubrimientos representan claramente un gran avance que inmediatamente incitó una ferviente actividad de investigación en todo el mundo...
  13. ^ Comunicado de prensa del Instituto Karolinska, octubre de 1972
  14. ^ Edelman, G.; Gally, J. (1964). "Un modelo para la molécula de anticuerpo 7S". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 51 (5): 846–853. Bibcode :1964PNAS...51..846E. doi : 10.1073/pnas.51.5.846 . PMC 300172 . PMID  14173001. 
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  17. ^ Edelman, GM; Cunningham, BA; Gall, WE; Gottlieb, PD; Rutishauser, U.; Waxdal, MJ (1969). "La estructura covalente de una molécula completa de inmunoglobulina gammaG". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 63 (1): 78–85. Bibcode :1969PNAS...63...78E. doi : 10.1073/pnas.63.1.78 . PMC 534037 . PMID  5257969. 
  18. ^ Tauber, Alfred I. (19 de noviembre de 1992). "Reseña de Bright Air, Brilliant Fire: On the matter of the mind de Gerald M. Edelman". N Engl J Med . 327 (21): 1535–1536. doi :10.1056/NEJM199211193272119.
  19. ^ "Reseña de Bright Air, Brilliant Fire: On the Matter of the Mind de Gerald Edelman". Reseñas de Kirkus . 20 de abril de 1992.
  20. ^ Gerald M. Edelman (1978). El cerebro consciente: organización cortical y la teoría selectiva de grupos de la función cerebral superior . MIT Press. ISBN 978-0-262-05020-3.
  21. ^ Gerald M. Edelman (1988). Topobiología: Introducción a la embriología molecular. Libros básicos. ISBN 978-0-465-08634-4.
  22. ^ Gerald M. Edelman (1989). El presente recordado: una teoría biológica de la conciencia . Basic Books. ISBN 978-0-465-06910-1.
  23. ^ Gerald M. Edelman; Jean-Pierre Changeux (2001). El cerebro . Transaction Publishers. pág. 45.
  24. ^ Gerald Edelman (1992). Aire brillante, fuego brillante . Penguin. pág. 17.
  25. ^ Gerald Edelman, Aire brillante, fuego brillante (Penguin, 1992), pág. 224
  26. ^ Gerald Edelman: "De la dinámica cerebral a la conciencia: un preludio al futuro de los dispositivos basados ​​en el cerebro Archivado el 6 de enero de 2012 en Wayback Machine ", Video, Conferencia de IBM sobre computación cognitiva, junio de 2006
  27. ^ Edelman y Gally (2001). "Degeneración y complejidad en sistemas biológicos". Actas de la Academia Nacional de Ciencias, EE. UU . . 98 (24): 13763–13768. Bibcode :2001PNAS...9813763E. doi : 10.1073/pnas.231499798 . PMC 61115 . PMID  11698650. 
  28. ^ "Diálogo mundial sobre el conocimiento" . Consultado el 12 de octubre de 2007 .
  29. ^ "Asesores". Archivado desde el original el 21 de abril de 2010. Consultado el 23 de febrero de 2015 .
  30. ^ "Judith Edelman - Compass Records". Compass Records . Consultado el 6 de julio de 2022 .
  31. ^ "Gerald M. Edelman, premio Nobel y 'darwinista neural', muere a los 84 años". The New York Times . 23 de mayo de 2014 . Consultado el 23 de mayo de 2014 .
  32. ^ "Muere el premio Nobel Gerald Edelman". UT San Diego.com. 20 de mayo de 2014. Consultado el 21 de mayo de 2014 .
  33. ^ Müller-Jung, Joachim (19 de mayo de 2014). "Hirnforscher Gerald Edelman gestorben: Darwins Gehirn". Faz.net . Consultado el 18 de enero de 2019 .

Lectura adicional

Enlaces externos