Koch Sándor: A sejtbeszéd nyelve
(Studia Physiologica 5, 1999)

Koch Sándort – a Szegedi Egyetemen nyert orvosi képzés és az Ivánovics-intézetben történt virológiai beavatás után – jószerencséje (és André Lwoff géniuszkeresõ figyelme) kiemelkedõ tehetsége ellenére 1962-ben a Pasteur Intézet legendás „grange”-ába, a megizmosodó molekuláris biológia egyik legaktívabb és mindenképpen legcsodálatosabb mûhelyébe vetette. Minderrõl utolérhetetlenül szellemesen számol be Koch Sándor a Természettudományi Közlöny utóbbi pár évfolyamában megjelenõ Szubjektív virológia címû sorozatában; itt csak azért kell említeni, mert a jelen könyv végsõ soron ennek a nagy találkozásnak az életre szóló élményébõl nõtt ki. Lwoff, Monod és Jacob probalisztikus, molekuláris-geometriában kódolt és „barkácsolásra” berendezkedõ életfelfogását sugározza ugyanis az, ahogyan Koch Sándor – aki a várakozásokkal és a józan ésszel ellentétben a kint elõreláthatóan fényes karrier ellenére természetesen hazatért – néhány (és e könyvben is mindig gondosan felsorolt) munkatársával a vírusok szerkezetének és fertõzési képességének-tulajdonságainak a vizsgálatába fogott. Így jutott a hatvanas és a hetvenes évek fordulóján a fágok és az eukarióták vírusainak megkötõdési-fertõzési arányának meglepõ különbségén merengve arra a Pasteur Intézet legendás „grange”-ához méltóan nagy fölismerésre, hogy a különbség oka az eukarióták receptorstruktúráinak dinamikus természetében keresendõ. A receptorstruktúrák dinamikus szerkezeti reagálása „tanította meg” a sejthártyát arra, hogy „szóba álljon” a környezetével; hasonlóan ahhoz, ahogyan a Lwoff–Jacob–Monod-modell „megtanította” a genetikus kódot (az önmagában „néma” genetikus kódot) arra, hogy közvetítse „parancsait” a sejtnek. Az analógia, mint minden analógia, természetesen sántít; csak azt szeretném érzékeltetni vele – a felfedezés nagyságára való utaláson túl –, hogy a „struktúrát” – jelen esetben a sejthártya lipoid-fehérje-szénhidrát mozaikját – „szóra kell bírni” tudni ahhoz, hogy valóban „megelevenedjék”. Efféle „szóra bírást” végez a jelen könyv, míg végszóként, a 43. oldalon eljut oda, ahonnét a jelen recenzió kiindult: a fág esetében érvényes Va = Vi és az eukarióták esetében érvényes Va Vi kísérletesen bizonyított különbségéhez, illetve a merész következtetéshez: „Ezen az alapon vetettük fel már 1973-ban a receptorstruktúrák dinamikus természetének lehetõségét.”

Koch Sándor
Vekerdi László
Az elgondolást a jelen könyv kivételesen tágas horizontú és mély biológiai háttérbe ágyazza be; a szükségképpen tömör, lényegretörõ fogalmazás persze nem könnyíti föltétlenül a megértést, de az olykori nehézségeken átsegítenek Koch Sándor szellemes metaforái. Végeredményben egy ilyen „óriásmetaforának” fogható tán fel maga a matematikai megalapozás: a Shannon–Weaver-formula átfogalmazásával a Rényi-féle feltételes valószínûségek nyelvére – ahogyan azt lángeszû barátjától, Juhász-Nagy Páltól láthatta – nyomban megkapja a „sejtszerkezet” és a „környezet” „életes” kölcsönhatásának kritériumaként a „korlátos tökéletlenség” elvét: az élet folyamatához tartozó anyag-, energia- és jelfluxusok (a tágabb értelemben vett „információk”) a „szabályozott rendezetlenség” tartományában zajlanak; ami „tökéletes”, az „olyan, mintha nem is létezne”, másrészt pedig „a korlátlan tökéletlenség (teljes rendezetlenség) nem vezethet semmiféle struktúra kialakulásához”. És – jelen összefüggésben ez a lényeg – mindez kiolvasható a Rényi-féle feltételes információ egyszerû képletbõl: i (X, Y) = I (X, Y) = „Tündéri”, nem? S ha valaki mégsem értené egybõl, segítségére siet Koch Sándor egy csakugyan tündéri metaforával: „A virion a vírus »platóni ideája« minden információ és potenciál benne van, ami a vírusnak mint biológiai jelenségnek megnyilvánulásához szükséges, de monumentális pöttömségében olyan, mint Mózes törvénytáblái. Le van írva benne minden H (X) = 0, de a tökéletes írott malaszt elolvasása (tökéletlenné válás; H (X) > 0) nélkül olyan, mintha nem is létezne. A virion »van«, a vírus »történik«.” Ha valaki jól átgondolja a bevezetõ valószínûségelméleti megfontolásokat, nem lesz már túlságosan nehéz megértenie, miért nélkülözhetetlenek a biológiában a sztochasztikus folyamatok és a nemlineáris differenciálegyenletek.

Mindenesetre a biológusok többsége (orvosokról nem is beszélve) azért otthonosabban mozog azokon az oldalakon, ahol Koch Sándor „egy sejt-komplexitású, mûködõképes (történõ) szerkezet »megbarkácsolásának« molekuláris feltételeit” ismerteti. A sejt, és az itt elsõsorban szereplõ sejthártya molekuláris szerkezeti modellje jól ismert, úgyhogy itt elég tán arra figyelmeztetni, hogy milyen nagy gondot fordít Koch Sándor a „szerkezetek” anyagi és energetikai jellegzetességeinek együttlátására: csak így érthetõk ugyanis az élet jelenségeit képezõ „történések” tulajdonságai, például a citoplazma-membrán „folyékonysága”, illetve mindaz, ami ebbõl következik. Ebben a felfogásban azután nyomban szembeötlik, „hogy a sejtbeszéd legfontosabb eszköze a sejtet környezetétõl elválasztó, ill. azzal összekötõ cytoplazmamembrán. Ezen a struktúrán keresztül jut be a sejtbe, illetve távozik a sejtbõl minden specifikus és nem specifikus információ.”

A többsejtûek esetében persze a sejtek jó része szükségképpen elveszíti „beszédének” több-kevesebb hányadát. „Minden társulás kompromisszum”, idézi ismételten és nyomatékkal Koch Sándor R. W. Emersont, a veszteség azonban „minimalizálható”, ha az élõlény sejtlemezekbõl összehajtogatottan építkezik („origami elv”); az „építkezésbe” az ontogenezis folyamatát is beleértve. További takarékosság lehetséges a környezet differenciált beemelésével a szervezetbe. A „milieu intérieur” azonban már régóta a bonyolult többsejtû organizmusok „anyanyelvi” közegeként tartatik számon, s így erre Koch Sándor nem is veszteget sok szót. Újra elõveszi azonban és matematikailag modellezi a sejtmembrán-mozaiknak – a sejtbeszéd „szavainak” és „mondatainak” – a sejtmembrán „folyékonyságából” következõ változásait. Egy háromszöghálóba írt síkfedõ hatszöghálózat csúcspontjaival reprezentált állapotok valószínûségi eloszlásai a szomszédsági viszonyokra vonatkozó átviteli valószínûségek elõírásával mozdíthatók, s az állapotátmenetek valószínûségeinek mátrixa megadja az állapotmintázat változásait. „Az igen valószínû mintázatok állandóan jelenlévõnek tûnhetnek, míg a ritkábbak »véletlenszerûen« fordulnak elõ.” A számítógépes szimulálás így leképezi azt a tapasztalatot, hogy a sejt sokkal több környezetében található tárggyal tud „szóba állni”, mint ahányféle receptor egyáltalában elfér a felületén. Véletlenszerûen ismétlõdõ töltésekbõl kialakuló receptoraival a sejtek állandóan „letapogatják” környezetüket, hogy kiszûrjék az életükhöz nélkülözhetetlen „információkat”. „Eközben átmenetileg kialakulhatnak olyan mintázatok is, amelyek az éppen arra kószáló virion számára receptorként mûködhetnek.” A viriont már a nettó elektrosztatikus töltéseloszlás komplementaritása egy adott sejt membránrégió felé vonzhatja nagy távolságba (akár 1013 Å) ható Coulomb-erõkkel. Ekkor a kötõdés még nem végleges, a membránfelület gyors változása megmentheti a sejtet, a kísérletben pedig a Coulomb-erõkkel adszorbeált virion érintetlenül lemosható. „A laza kötés akkor válik irreverzíbilissé, amikor az »egymással szemben álló« virális és sejtfelszíni struktúrák molekuláris kölcsönhatásba (<3 Å) kerülnek egymással”. (Szubjektív virológia, Hetedik rész. Természet Világa 1998/7. 305–307.)

Ezzel visszaérkeztünk a kiinduláshoz, a VaVi „Koch-egyenlõtlenség” magyarázatot nyert. A magyarázat: a sejtbeszéd nyelve. „Az elgondolás a késõbbiekben visszhangra, majd általános elfogadottságra lelt, és mint ilyen, mára már triviálisan ismertté vált. (Sajnos – vagy szerencsére – az elgondolás szerzõjérõl ez nem mondható el.) „A receptor-mintázatok dinamikus keletkezésének lehetõségét az utóbbi években egyre többen fogadják el. A dinamikus receptor-mintázatok keletkezésének szabadsága a sejt »intelligenciájának« fontos tényezõje. Ez teszi lehetõvé a környezet részletes »átpásztázását« a »potenciális« ligandumok szempontjából. E szabadság korlátozása csökkenti a választékot, viszont növeli egy korlátozott változatosságú receptorkészlet elõfordulásának gyakoriságát (differenciálódás). „A sejt… csak akkor »beszél«, ha van kérdezni- vagy közölnivalója.” Politikusaink és akadémikusaink tanulhatnának a sejt(beszéd nyelvé)-tõl.

Föltétlenül megemlítendõ végül maga a sorozat, amelyben most Koch Sándor remeke megjelent. A Studia Physiologica Juhász-Nagy Sándor szerkesztésében egymástól független, az élettudomány egy-egy fontos területét megvilágító kismonográfiák sorozata, a vizsgált kérdések egyéni, az illetõ kutató saját szempontjait és látásmódját tükrözõ megközelítésével. „Az író vállalkozás” – hirdette fél évszázada Németh László. A Studia szerkesztõi és szerzõi úgy látják (és láttatják), hogy a tudomány ugyanígy – ma is mint mindig – elsõsorban az alkotó személyiség vállalkozása”. „Szubjektív” tehát a Koch Sándor-i értelemben, „azaz már éppen eléggé pontos, de még éppen eléggé pontatlan ahhoz, hogy kielégítõen mûködjön a körülmények bizonyos korlátok közötti változásai mellett is.” (A tökéletlenség és korlátosság dicsérete, Budapest 1989. p. 40.)

VEKERDI LÁSZLÓ


Természet Világa, 131. évf. 2. sz. 2000. február
http://www.kfki.hu/chemonet/TermVil/ 
http://www.ch.bme.hu/chemonet/TermVil/ 


Vissza a tartalomjegyzékhez