В обсуждении у shkrobius узнал, что Хиншелвуд занимался исследованием роста и адаптации бактерий; см. статью про Хиншелвуда:
M. Morange, What history tells us XV. Cyril Norman Hinshalwood (1897–1967)–A chemical dynamic vision of the organic world, J. Biosci. 33(5), December 2008, 669–672
При этом Хиншелвуд отвергал естественный отбор и объяснял адаптацию бактерий чисто химическими механизмами. Действительно, какой может быть естественный отбор в химическом реакторе. Ниже идет информация, которую я нашел в Рунете.
Сирил Норман Хиншелвуд
‘В 1938 г., когда теория кинетики цепных реакций была в стадии развития, Хиншелвуд заинтересовался процессами роста бактерий в питательных и агрессивных средах (в основном непатогенных организмов). Эти исследования были предметом его внимания до конца жизни.
Поведение бактерий описывается очень сложными законами. Хиншелвуд установил, что адаптация бактерий к среде автоматически регулируется энзимным балансом клетки. В дальнейшем идея получила математическое развитие с помощью «принципа местной интеграции» и теоремы «сети». Он показал также зависимость роста бактерий от концентрации углекислоты в газовой атмосфере, от присутствия токсичных веществ, аминокислот, влияния антибактериальных веществ и т. д., исследовал метаболизм, репродукцию, наследственные изменения и кинетику размножения одноклеточных организмов. Результаты этих исследований описаны в монографиях «Химическая кинетика бактериальной клетки» (1946) и «Рост, функционирование и адаптация бактериальных клеток» (1966, в соавторстве с А. Дином).’
‘Еще в конце 1930-х он начал изучение процесса бактериального роста с использованием методов химической кинетики. Он полагал, что адаптация бактерий к окружающей среде происходит на молекулярном уровне и, таким образом, способность к адаптации наследуется. Хотя его модель клетки противоречила мнению некоторых биологов, многие его идеи, ныне включенные в теорию регуляции клеток, сыграли важную роль в иммунологических исследованиях.’
‘Еще в конце тридцатых годов Хиншелвуд использовал их для изучения процесса роста бактерий.
На основе многих экспериментов он пришел к выводу, что адаптация бактерий к окружающей среде происходит на молекулярном уровне и, следовательно наследуется. Хотя его модель клетки находилась в противоречии с мнением некоторых биологов, время показало, что Хиншелвуд был прав. Сейчас его идеи составляют основу теории регуляции клеток. Исследование чисто химических процессов привело к открытию одного из фундаментальных законов природы.’
Про книгу Хиншелвуда: A. C. R. Dean, C. Hinshelwood, Growth, function and regulation in bacterial cells:
Обсуждение
http://evgeniirudnyi.livejournal.com/111626.html
13.02.2016 Сэр Сирил Хиншелвуд, 1897-1967
Некоторые сведения про Хиншелвуда из статьи
Thompson, H. (1973). Cyril Norman Hinshelwood, 1897-1967. Biographical memoirs of fellows of the Royal Society. Royal Society (Great Britain), v. 19, 375-431.
Про заслуги Хиншелвуда как химика писать не буду, это должно быть и так известно. Статья в целом хорошо передает дух того времени.
Холост.
Иностранные языки: Хиншелвуд мог разговаривать по-французски, по-немецки, по-испански, по-итальянски и по-русски, знал латынь, понимал один из диалектов китайского и начинал изучать арабский язык.
В 1959 году стал президентом Ассоциации классики (Classical Association), что было признанием его знаний классики, языков и литературы.
Рисовал картины. В 1968 году 115 картин были выставлены в Goldsmiths Hall.
Хиншелвуд начал исследования по росту бактерий в конце 1930-х и продолжал их до конца жизни. На эту тему им опубликовано 130 статей и две книги, 1946 и 1966 годы.
Я правильно ранее охарактеризовал редукционизм Хиншелвуда как умеренный. Хиншелвуд отрицал возможность объяснения этики и морали в рамках естественного отбора.
15th Eddington Memorial Lecture (1961): отрицание возможности включения сознания в биологию в рамках дарвиновской эволюции.
Получается, что Хиншелвуд воевал с биологами на всех фронтах.
http://evgeniirudnyi.livejournal.com/116635.html
14.02.2016 Ответ биолога Хиншелвуду
Мне прислали ссылку на чудную статью, где биолог выражает недовольство работами Хиншелвуда. Статья находится в открытом доступе.
Silver, S. (2014). Beyond the fringe: when science moves from innovative to nonsense. Fems Microbiology Letters, v. 350(1), 2-8.
Автор — почетный профессор университета Иллинойса. На сайте университета о нем можно найти только краткие сведения, но на сайте одного университета в Тайване остался более подробный послужной список. В нем можно увидеть, что Симон Силвер учился и делал PhD в 1954-1962 гг. Таким образом, он как раз застал баталии между Хиншелвудом и биологами в те времена. Вот, лет через пятьдесят он решил обратиться к прошедшим событием в статье с выразительным названием За бахромой: когда наука двигается от инноваций к ерунде.
Последовательность предельно простая: Ламарк, Лысенко, Хиншелвуд. Далее короткое описание о работе Хиншелвуда с простым выводом: виновен. Интересно отметить, что Симон Силвер даже не удосужился привести ссылочки на работы биологов, в которых вина Хиншелвуда была доказана.
Далее в своей статье Симон Силвер принялся крушить работы Джона Кернса по адаптивной мутации бактерий. На эту тему я могу посоветовать популярную лекцию Константина Северинова, Наследственность у бактерий: от Ламарка к Дарвину и обратно: (10 июня 2010, polit.ru).
В лекции вначале рассматриваются эксперименты Лурии и Дельбрюка, которые показали спонтанность мутаций. Далее рассматриваются эксперименты Джона Кернса, которые ввели понятие адаптивной мутации, и в заключение эксперименты Рудольфа Барангу и Филиппа Хорвата, которые уже однозначно показали, что бактерии вполне могут эволюционировать по Ламарку. Симон Силвер во время написания своей статьи, по всей видимости, был не в курсе, а то бы он заодно разгромил бы Барангу и Хорвата.
Следует отметить, что Хиншелвуд в лекции Северинова не упоминается. Вполне возможно, что Северинов не знает о работах Хиншелвуда.
В целом, для ответа на вопрос, почему современные биологи не знают о работах Хиншелвуда, надо углубляться в статьи пятидесятых годов, чтобы более детально понять происходившие тогда баталии. Я могу ошибиться, но из того, что я пока видел, следует достаточно скандальный вывод. Похоже, что в те времена биологи проигнорировали экспериментальные работы Хиншелвуда из-за идеологических соображений: ламаркизм не пройдет.
http://evgeniirudnyi.livejournal.com/116891.html
22.05.2017 Дебаты о резистентности бактерий к антибактериальным препаратам
Ранее я писал про книгу известного химика, лауреата Нобелевской премии Сирила Хиншелвуда об исследовании роста бактериальных культур (соавтор книги А. Дин). Получилось так, что эксперименты Хиншелвуда оказались забытыми и современные биологии о них не знают.
Я получил от добрых людей ссылочку на статью 2007 года историка Анджелы Кригер (Angela Creager), где представлена история дебатов среди микробиологов тех времен о механизмах выработки резистентности бактерий к антибактериальным препаратам. Статья дает неплохое представление о событиях тех лет. Хиншелвуд представлен в статье проигравшей стороной. Теперь, пожалуй, можно представить несколько более обоснованную версию того, почему эксперименты Хиншелвуда оказались забытыми.
Отмечу, что речь идет не про интерпретацию экспериментальных результатов, а про сами экспериментальные данные. В декларируемом научном методе экспериментальные результаты являются инвариантом: либо следует показать, что эксперимент был неправильным, либо теория обязана объяснить экспериментальные данные. В случае Хиншелвуда все произошло по-другому: его эксперименты по кинетике бактериального роста были проигнорированы и забыты.
Фон, на котором разыгрывались события: после изобретения антибиотиков практически сразу же было обнаружено, что бактерии вырабатывают резистентность к антибиотикам. Этот факт требовал как практических действий, так и теоретического объяснения.
Следует отметить, что микробиология по ряду причин оставалась, если так можно сказать, последней цитаделью ламаркизма. Так сложилось, что микробиологи рассматривали реакцию бактериальной культуры на изменение внешнего окружения в духе физиологической реакции, что у микробиологов называлось адаптацией. Также, при объяснении многих экспериментов с бактериальными культурами в ходу был термин обучение «training». Ниже я выделил несколько причин такого отношения.
В бактерии нет ядра и таким образом вся клетка рассматривалась как неразрывная структура. Это приводило к тому, что не было согласия в вопросе, следует ли при рассмотрении эволюции путем естественного отбора вообще рассматривать бактерии. Один из создателей синтетической теории эволюции Джулиан Хаксли в 1942 году писал о бактериях так:
‘У них нет генов в смысле точно выделяемых единиц наследственного вещества; следовательно нет необходимости в аккуратном разделении генетической системы, происходящий в митозе. Цельный организм, по-видимому, работает вместе как сома и гермоплазма, и эволюция должна быть предметом изменения реакционной системы как целого. Мы знаем, что происходят случайные «мутации», но нет оснований предполагать, что эти мутации похоже на те, которые происходят в высших организмах, или, поскольку они обычно обратимые в зависимости от условий, что они играют ту же самую роль в эволюции.’
В бактериях существует так называемое цитоплазматическое наследование, что приводило к тому, что обе стороны часто использовали похожие термины для обозначения разных процессов. Исследование плазмогенов (более поздний термин плазмиды) также вносило свою порцию сумятицы, поскольку многие американские генетики вначале резко выступали против: для них существование гена вне генома, причем гена не подчиняющегося закону наследования по Менделю, не имело смысла.
Большинство микробиологов работали в медицине и генетики среди микробиологов составляли незначительное меньшинство. Отношение микробиологов-практиков к теоретическим дебатам было сугубо прагматическим. Вплоть до начала пятидесятых годов большинство микробиологов в обзорах упоминали обе теории, естественный отбор и адаптацию, на равных или в явном виде говорилось, что рассматриваемые вопросы не имеют отношению с спору между сторонниками мутаций и адаптаций.
Тем не менее, постепенно ситуация начала меняться. Опять же выделю только несколько причин.
Флуктуационный тест, разработанный Максом Дельбрюком и Сальвадором Лурия в начале сороковых годов (статья опубликована в 1943 году) показывал, что в рассматриваемых случаях приспособляемость бактериальных культур проходила путем мутаций.
Генетиков-микробиологов поддержали другие генетики, которые решили, что эволюция бактерий все-таки не отличается от эволюции высших организмов и что синтетическая теория эволюции вполне может объяснить процессы, проходящие в бактериальных культурах.
На дискуссию также повлияли события в СССР, связанные с гонениями на генетику и генетиков. Следует отметить, что сторонники Трофима Денисовича Лысенко использовали цитоплазматическое наследование у бактерий как доказательство неадекватности генетики Менделя. Западные генетики в целом и генетики-микробиологи в частности решительно выступили против взглядов Лысенко (1951, Genetics in the twentieth century; 1957, Ciba Foundation Symposium on Drug Resistance in Micro-Organisms).
Возвращаюсь к Хиншелвуду. Следует отметить, что в 1948 году Джон Холдейн причислил Хиншелвуда к сторонникам Лысенко. В целом у меня складывается такая картина. Время такое, кругом враги. Лес рубят, щепки летят. К тому же какой смысл разбираться в экспериментах идеологического врага, гораздо проще их проигнорировать и забыть.
Angela N.H. Creager, Adaptation or selection? Old issues and new stakes in the postwar debates over bacterial drug resistance, Studies in History and Philosophy of Science Part C: Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences, Volume 38, Issue 1, March 2007, Pages 159-190
http://evgeniirudnyi.livejournal.com/156283.html
21.06.2017 Эпигенетика и Хиншелвуд
При поиске последних статей, цитирующих работы Хиншелвуда по исследованию бактерий, нашел препринт статьи про эпигенетику Концептуальная путаница: Случай эпигенетики (статья из Института системной биологии в Сиэтле). Статья сама по себе неплохая, поскольку она позволяет понять происхождение термина эпигенетика и какие значения связываются с этим термином в современной биологии. Ниже вначале краткое описание статьи, а затем цитата про работы Хиншелвуда.
История эпигенетики в статье начинается с Конрада Уоддингтона (1905 — 1975). Уоддингтон хотел объединить эмбриологию, генетику и эволюцию и для этого он ввел термин эпигенетика, который был образован из генетики и эпигенеза. Последний термин использовался в эмбриологии для отличия концепции зародышевого развития организма от преформизма. Уоддингтон предложил концепцию эпигенетического ландшафта, которая служила для объяснения дифференциации клеток в эмбриогенезе. Уоддингтон также считал, что развитие организма определяется сложной сетью процессов и он был против линейной схемы связи отдельного гена с фенотипом. Последующее развитие в использовании термина эпигенетика схематично представлено в статье на рис. 1 (стр 52 в pdf).
Следующий этап в использовании термина эпигенетика связан с открытием метилирования ДНК и важности этого процесса для регуляции генетической экспрессии. Robin Holliday стал в этом отношении использовать термин эпигенетика и именно это значение является преобладающим в настоящее время. Авторы статьи отмечают, что таким образом у термина эпигенетика есть два разных значения, которые должны быть разделены: концептуальная эпигенетика (в духе Уоддингтона) и молекулярная эпигенетика (метилирование ДНК). Следует отметить, что в статье много цитат с разными определениями эпигенетики, которые давались разными биологами.
Далее в статье обсуждается, почему нельзя получить полноценное объяснение на уровне молекулярной эпигенетики, а затем предлагается своя концепция на основе теории динамических систем (аттракторы и все такое). Вводится понятие эпигенетической памяти и на простом примере показывается, каким образом эпигенетическая память может появиться в динамической системе. В заключение в статье рассматривается понятие квази-потенциала и каким образом это понятие можно использовать при рассмотрении эпигенетического ландшафта.
Отмечу, что в статье упоминается наука об именах: ономасиология (onomasiology). Чтобы вводить новые понятия строго по-научному следует вначале изучить эту самую науку. В противном случае концептуальной путаницы не избежать.
Теперь приведу описание работ Хиншелвуда, данное в статье:
‘В последующем климате геноцентрического мышления одиноким исключением был сэр Сирил Хиншелвуд, который после его Нобелевской премии 1956 года направил свои усилия на изучение (временной) негенетической наследственности в бактериях. Хотя Хиншелвуд не использовал в явном виде термин эпигенетика, он предложил паттерн реакций, аналогичный стационарным состояниям Nanney, устанавливаемый внутриклеточной сетью химических реакций, которые «показывают слабую возвратимость», то есть, сохраняются в течение многих поколений и следовательно могут породить память, которая ведет к негенетической наследственности. Работы Хиншелвуда были почти полностью упущены из виду историками науки, не говоря уж о самих ученых; тем не менее, исследование в рамках аналогичных рассуждений получило развитие в последние годы после открытия заново, что негенетические факторы играют роль в ускорении эволюции бактериальной устойчивости к антибиотикам и устойчивости клеток рака к хемотерапии.’
Angela Oliveira Pisco, Aymeric Fouquier d’Herouel, Sui Huang, Conceptual Confusion: the case of Epigenetics, Preprint, 2016.