Mitokondrier forfremmet til informasjonsbehandlingssystemer
David Coppedge, 16. nov. 2022 oversatt herfra {Kursiv og understreking ved oversetter.}

Bilde 1. Mitokondrier -enormt forstørret

mitokondrierEn måte å utlede muligheten for intelligent design på er å bedømme om et objekt blir mer fascinerende og uutgrunnelig, jo mer detaljene avsløres. Se etter uttrykket "mer kompleks enn antatt" i vitenskapelige artikler. Man vil garantert støte på den setningen ofte i biologi, spesielt i cellebiologi.
I en fascinerende artikkel i Perspective in Cell Metabolism -lenke forteller Martin Picard og Orian S. Shirihai om den "spesielt spennende tiden for mitokondriell biologi" som pågår akkurat nå. Figur 1 i artikkelen deres, med åpen tilgang, illustrerer historiske landemerker i mitokondriell forskning på et diagram, som viser "behovet for et integrert syn på denne mangefasetterte organellen." Det er på tide å fremme mitokondrier til 'lederstillinger'.


Analogien med mitokondrier som kraftstasjoner er utløpt. Mitokondrier er levende, dynamiske, arvelige, energitransformerende, biosyntetiske og signalerende organeller som aktivt transduserer biologisk informasjon. Vi argumenterer for at mitokondrier er cellens prosessor, og sammen med kjernen og andre organeller utgjør de det Mitokondrielle InformasjonsBehandlingsSystemet (MIBS).

Bilde 2. Mitokondrier - uten enorm forstørring

mitokondrieMitokondrier er vakre
Hvordan de integrerer dette nye bildet i evolusjonsteorien skal vi se på snart. Legg først merke til deres ros for organellen som så lenge ble undervurdert. Mitokondrier fortjener bedre enn å bli kalt «bønneformede ATP-syntetiserende kjemiosmotiske maskiner», like fantastisk som den beskrivelsen hadde vært.


-I dette perspektivet argumenterer vi for at når vi beveger oss mot stadig mer nøyaktige mekanistiske modeller av rollen til mitokondrier i menneskers helse, trenger vi en forståelse av mitokondriell atferd som strekker seg langt utover energetikk. Som gjentatt av andre, fremmer 'kraftverk'-analogien et altfor forenklet bilde av denne vakkert komplekse organellen. Den utdaterte mekaniske analogien er for endimensjonal til å veilede integrativ vitenskapelig tenkning. Utfordringen fremover er å integrere gjeldende rådende perspektiver på mitokondrier som nedarvede, dynamiske, energitransformerende, signalerende organeller hvis innflytelse strekker seg til alle cellulære rom, og til hele organismen. Her foreslår vi at vår eksisterende kunnskap om mitokondriell biologi kan integreres under det felles rammeverket for mitokondriell signaltransduksjon. Følgelig fremstiller en mer integrerende og nøyaktig analogi mitokondrier som cellens prosessor - eller mer presist som det mitokondrielle informasjonsbehandlingssystemet (MIPS).


roboterFigur 2 i artikkelen viser hvordan mitokondrier gjør langt mer enn å levere ATP-molekyler (noe de gjør rikelig, raskt og effektivt). De signaliserer. De driver nettverkstrafikk. De deltar. På noen måter styrer de informasjonsflyten rundt i cellen - og ikke bare innenfor cellen, men mellom celler. Deres ekspertise strekker seg til vev, organer og til hele organismen.

Bilde 3. Signalering er ikke tenkning, men basert på programmering

Hva signaltransduksjon krever
Picard og Shirihai hevder at signaltransduksjon er en mer nøyaktig analogi for mitokondriers rolle. Intuitivt innebærer signaltransduksjon informasjonsflyt fra innganger til utganger. Forfatterne angir tre krav til ethvert signaltransduksjonssystem: (1) sensing, (2) integrasjon og (3) signalering. Til illustrasjon, vurder disse funksjonene på et marineskip som reiser gjennom et minefelt. Sjømenn som har i oppgave å føle fare, trenger verktøyene for å lese inndataene, for eksempel ekkolodd. De må overføre denne informasjonen til skipets kaptein og rådgivere for å velge den beste handlingen. Hvis en ubåt ble oppdaget, gir kapteinen signal til navigatørene om å gjennomføre kursendringen. Disse kravene er lett å forstå for ethvert adaptivt signalsystem, enten det er implementert i en fotballkamp, ​​en matematisk modell eller en rover på Mars. Sense en inngang; integrere informasjonen; signalisere utgangen.
Det blir også åpenbart at slike systemer er irreduserbart komplekse og innebærer fremsyn. Hvis ett av de tre kravene ikke er oppfylt, kan skipet bli sprengt, mottakeren kommer i feil posisjon for scoring, modellen reflekterer ikke virkeligheten, eller roveren kjører utfor en klippe. Systemdesignet må, for å være vellykket, være klar over de potensielle risikoene. Dette innebærer fremsyn fra en intelligent designer. Matchende med design, er hvert enkelt av kravene (sensing, integrasjon, signalering) vanligvis irreduserbart komplekse i seg selv.

 

Krav, nøyaktig oppfylt
mitokondrieI mitokondrier oppfylles alle disse tre kravene med presisjon:
1. Sensing: Evnen til mitokondrier til å oppdage metabolske og hormonelle input, og til å transformere disse inputene til morfologiske, biokjemiske og funksjonelle mitokondrielle tilstander.
2. Integrasjon: Sammenslåing av flere innganger til vanlige effektorer drevet av utveksling av informasjon mellom mitokondrier og andre organeller, og påvirket av den nåværende tilstanden til mitokondrienettverket og cellen.
3. Signalering: Produksjon av mitokondrielle utganger, eller signaler, som overfører informasjon lokalt for å dirigere metabolske veiflukser og påvirke andre organeller, inkludert kjernens genuttrykk, og systemisk for å regulere fysiologien og organismens atferd.

Bilde 4. Mitokondrie-proteiner er spesielle


De som er interessert i detaljene vil undre seg over hvor mange deler mitokondrier trenger for å utføre disse rollene. Slik utrustet regulerer de gentranskripsjon og energiproduksjon, de slår på responser på giftstoffer, og de reagerer på stress. I ekstreme tilfeller kan de til og med slå på bryteren for programmert celledød eller apoptose. Detaljene til disse integrerte organellene er svimlende.


-MIPS engasjerer seg i funksjonelle interaksjoner med ER-lysosomer, peroksisomer, lipiddråper og sannsynligvis andre organeller ... Mitokondriell metabolisme støttes direkte av omkringliggende organeller som gir forskjellige substrater, lipid-mellomprodukter og ioniske signaler som ikke bare leverer substrater, men også kommuniserer informasjon om den generelle tilstanden til cellen. Spesielt innspill fra kjernen gir hundrevis av proteiner som opprettholder og gir mitokondrier med både deres molekylære sensoriske maskineri og maskineriet for fusjon/fisjonsdynamikk, og motilitet som påvirker deres tilbøyelighet til å ta i bruk visse nettverkskonfigurasjoner.
Mitokondrier kan til og med smelte sammen uten å forvrenge deler eller funksjoner. De kan migrere på den cytoskeletale motorveien og samles der de trengs. Spesielt bemerkelsesverdig er funnet at de kan samvirke med hverandre: "mitokondrier er funksjonelt koblet og fungerer som 'sosiale' kollektiver i cellecytoplasmaet," sier forfatterne. Vurder de vidtrekkende effektene av mitokondrier beskrevet i forfatternes sammendrag:

Bilde 5. Eks. på ionisk input via kanaler


Ionisk input-Mitokondrier er utstyrt med et overraskende bredt utvalg av reseptorer og molekylære egenskaper som gir dem muligheten til å sanse hormonelle, metabolske, ioniske, genetiske og andre input. Med en slik følsomhet for et bredt spekter av input, registrerer MIPS både de lokale biokjemiske forholdene rundt hver organell og systemiske nevroendokrine signaler produsert i fjerne anatomiske steder av organismen: av andre celler, i andre organer.


En relatert artikkel i EMBO Journal (lenke, åpen tilgang), av Patron et al., forteller hvordan mitokondrier bruker sin protongradient til å regulere proteostase. Ved å registrere innganger fra kalsiumioner og spenning fra protonstrøm, kan mitokondrier slå en viss protease på eller av "for å omforme mitokondrieproteomet og justere cellemetabolismen." Et forhåndstrykk på bioRxiv -lenke, legger til at denne kalsiumsignaleringen er finjustert. Tittelen: "Gulllokkalsium og mitokondriell respirasjonskjede: for mye, for lite, akkurat passe."


Ikke glem at alle disse rollene kommer i tillegg til mitodrienes allerede feirede funksjon som produsent av ATP gjennom en rekke ikke-reduserbare komplekse maskiner. Vil du gruble litt mer på den rollen? Et annet forhåndstrykk på bioRxiv -lenke, avslører nye detaljer fra kryo-elektronmikroskopi om Complex 1, den første av fem intrikate maskiner i elektrontransportkjeden. Denne fabrikken av maskiner mater protoner til rotasjonsmotorene (ATP-syntase) som forsyner energibehovet vårt hvert sekund. Forresten, denne studien ble gjort på bananfluer - du vet, de nesten usynlige 'flymaskinene'? De har også mitokondrielle informasjons-behandlingssystemer, som alle andre levende ting!

 

Kan MIPS darwiniseres?
Det er trist å se Picard og Shirihai, som så godt er klar over den forseggjorte funksjonelle kompleksiteten i det mitokondrielle informasjonsbehandlingssystemet, tilskrive det tilfeldigheter. De klamrer seg til darwinistisk evolusjon og myten om endosymbiose -lenke. "Gjennom evolusjon," drømmer de med dogmatisk snorking, "markerte den endosymbiotiske inkorporeringen av mitokondrier, overgangen fra en egoistisk encellet verden til en flercellet virkelighet."
Hvordan kan noen fornuftig person tro på slike forestillinger? Én grunn er at darwinismen gir materialister et ubegrenset forskningsprogram, uten krav til å forstå hvordan tilfeldighetene klarte det.

Bilde 6. Kritisk vurdering i bruk av naturvitenskapelig informasjon, er et kompetansemål i vgs


-Evolusjonssamarbeidet av en rekke DNA-bindende reseptorer, GPCR-er og transportører antyder at å øke rekkevidden av input som mitokondrier var i stand til å sanse må ha bidratt positivt til organismens tilpasningsevne. Som et resultat har det mangfoldige mitokondrielle sansemaskineriet blitt evolusjonært valgt og sannsynligvis også beriket i mitokondrielle membraner i forhold til andre organeller. Å definere hele spekteret av innganger som registreres direkte av MIPS på tvers av forskjellige celletyper er en enestående forskningsutfordring.


Utvalg uten utvelger. Samvalg uten operatør. Maskiner uten ingeniør. Bli rikere uten investeringsrådgiver. Utstyr uten trener. En forskningsutfordring, i aller høyeste grad.

CoppedgeBilde 7: David Coppedge

David Coppedge er en frilans vitenskapsreporter i Sør-California. Han har vært styremedlem i Illustra Media siden grunnleggelsen og fungerer som deres vitenskapskonsulent. Han jobbet ved NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i 14 år, på Cassini-oppdraget til Saturn, til han ble kastet ut i 2011 for å ha delt materiale om intelligent design, en diskriminerende handling som førte til en nasjonalt publisert rettssak i 2012. Discovery Institute støttet saken hans, men en ensom dommer dømte mot ham uten forklaring. En naturfotograf, friluftsmann og musiker, David har B.S. grader i realfagsutdanning og i fysikk og holder presentasjoner om ID og andre vitenskapelige emner.

 

Oversettelse og bilder ved Asbjørn E. Lund