Комментарий. Еще одна нерешаемая проблема и аксиома биологии: нельзя из свойств отдельных составляющих клеток вывести их свойства в организме

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В рамках краткого комментария обсуждается проблема непредсказуемых (“эмерджентных”) свойств сложных биологических систем, возникающих в результате взаимодействий между их отдельными компонентами. Обращается внимание на принципиальную невозможность определения статуса клетки в составе организма на основании данных, полученных после ее отделения от многоклеточной системы. Кратко рассматриваются современное состояние исследований истории появления многоклеточности и той сложности, которую ее появление внесло в обсуждение эволюции жизни на Земле. Предлагается обобщение имеющихся данных в форме аксиомы, утверждающей, что в многоклеточных организмах на каждом уровне организации возникают свойства, непредсказуемые на основании свойств отдельных модулей и клеток. Нельзя из свойств отдельных составляющих клеток вывести их свойства в организме.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. Г. Кондратьева

Научно-исследовательский центр “Курчатовский институт”; Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: liakondratyeva@yandex.ru
Россия, Москва, 123182; Москва, 117997

Е. Д. Свердлов

Научно-исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: edsverd@gmail.com
Россия, Москва, 123182

Список литературы

  1. Baysoy A., Bai Z., Satija R., Fan R. The technological landscape and applications of single-cell multi-omics // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2023. V. № P. 1–19.
  2. Raredon M.S.B., Yang J., Kothapalli N. et al. Comprehensive visualization of cell-cell interactions in single-cell and spatial transcriptomics with NICHES // Bioinformatics. 2022. V. 39. № 1. doi: 10.1093/bioinformatics/btac775
  3. Liu Z., Sun D., Wang C. Evaluation of cell-cell interaction methods by integrating single-cell RNA sequencing data with spatial information // Genome Biology. 2022. V. 23. № 1. P. 218. doi: 10.1186/s13059-022-02783-y
  4. Lahnemann D., Koster J., Szczurek E. et al. Eleven grand challenges in single-cell data science // Genome Biol. 2020. V. 21. № 1. P. 31. doi: 10.1186/s13059-020-1926-6
  5. Machado L., Relaix F., Mourikis P. Stress relief: Emerging methods to mitigate dissociation-induced artefacts // Trends Cell Biol. 2021. V. 31. № 11. P. 888–897. doi: 10.1016/j.tcb.2021.05.004
  6. Miao L., Yin Z., Knoll A.H. et al. 1.63-billion-year-old multicellular eukaryotes from the Chuanlinggou Formation in North China // Sci. Adv. 2024. V. 10. № 4. doi: 10.1126/sciadv.adk3208
  7. Pennisi E. Tiny fossils upend timeline of multicellular life // Science. 2024. V. 383. № 6681. P. 352–353. doi: 10.1126/science.ado2396
  8. Yan Y. Shale facies algal filaments from Chuanlinggou Formation in Jixian County // Bull. Tianjin Inst. Geol. and Mineral Resources. 1989. V. 21. № P. 149–165.
  9. Levinton J.S. The Cambrian explosion: Нow do we use the evidence // BioScience. 2008. V. 58. № 9. P. 855–864.
  10. Briggs D.E. The cambrian explosion // Curr. Biol. 2015. V. 25. № 19. P. R864–R868. doi: 10.1016/j.cub.2015.04.047
  11. Darwin Ch. On the origin of species // 1872. London: J. Murray, 502 p.
  12. Steele E.J., Al-Mufti S., Augustyn K.A. et al. Cause of Cambrian еxplosion – terrestrial or cosmic? // Progress in Biophys. and Mol. Biol. 2018. V. 136. № P. 3–23. doi: https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2018.03.004
  13. Thomas B. Cambrian clash: Fossils and molecular clocks disagree // ICR News. 2008. https://www.icr.org/article/cambrian-clash-fossils-molecular-clocks-disagree
  14. Lee M.S.Y., Dorey J.B. Evolution: Dampening the Cambrian explosion // Curr. Biol. 2018. V. 28. № 23. P. r1353–r1355. doi: 10.1016/j.cub.2018.10.012
  15. West-Eberhard M.J. Modularity as a universal emergent property of biological traits // J. Exp. Zool. Mol. Dev. Evol. 2019. V. 332. № 8. P. 356–364. doi: 10.1002/jez.b.22913
  16. Heng H.H. The conflict between complex systems and reductionism // Jama. 2008. V. 300. № 13. P. 1580–1581.
  17. Johnson C.W. What are emergent properties and how do they affect the engineering of complex systems? // Reliability Engineering & System Safety. 2006. V. 91. № 12. P. 1475–1481.
  18. Korn R. The emergence principle in biological hierarchies // Biol. and Philosophy. 2005. V. 20. № 1. P. 137–151.
  19. Suki B., Bates J.H., Frey U. Complexity and emergent phenomena // Compr. Physiol. 2011. V. 1. № 2. P. 995–1029.
  20. Vicente F.N., Diz-Muñoz A. Order from chaos: How mechanics shape epithelia and promote self-organization // Curr. Op. in Syst. Biol. 2023. V. 32–33. doi: https://doi.org/10.1016/j.coisb.2023.100446
  21. Brown O.R., Hullender D.A. Neo-darwinism must mutate to survive // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2022. V. 172. № P. 24–38. doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2022.04.005
  22. Brown O.R., Hullender D.A. Biological evolution requires an emergent, self-organizing principle // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2023. V. 182. P. 75–102. doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2023.06.001
  23. Xavier da Silveira Dos Santos A., Liberali P. From single cells to tissue self-organization // Febs J. 2019. V. 286. № 8. P. 1495–1513. doi: 10.1111/febs.14694
  24. Einstein A. No problem can be solved from the same level of consciousness that created it. https://www.azquotes.com/quote/87303 (accessed on 10-02-2024)
  25. Raatikainen P. Gödel’s incompleteness theorems // Stanford Encyclopedia of Philosophy (Winter 2013). http://plato.stanford.edu/entries/goedel-incompleteness/
  26. Бор Н. Атомная физика и человеческое познание // 1961. M.: Изд-во иностр. лит-pы, 152 c.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Возникающие свойства. a – невзаимодействующие клетки; б – взаимодействующие клетки порождают систему межклеточной сигнализации (стрелки) и непонятные возникающие свойства, условно обозначенные бесформенной разноцветной фигурой.

Скачать (473KB)
Метаданные
3. Рис. 2. А. Эйнштейн.

Скачать (113KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024