Ο Ντένις Νομπλ (Denis Noble) ανήκει σε εκείνη τη σπάνια κατηγορία επιστημόνων που με τις ανακαλύψεις τους έχουν συμβάλει καθοριστικά στη διαμόρφωση νέων ερευνητικών πεδίων και μάλιστα περισσότερες από μία φορές. Ο ομότιμος σήμερα καθηγητής Φυσιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης ήταν νεαρός φοιτητής το 1960 όταν πέτυχε να μοντελοποιήσει τη λειτουργία του καρδιακού κυττάρου. Από τότε, ο συνδυασμός της μοριακής βιολογίας και της επιστήμης των υπολογιστών έχουν επιτρέψει τεράστιες προόδους στη μοντελοποίηση πολύπλοκων βιολογικών συστημάτων και έθεσαν τις βάσεις για ένα νέο πεδίο, τη βιολογία συστημάτων. Την περασμένη εβδομάδα ο βρετανός καθηγητής βρέθηκε στην Αθήνα προκειμένου να συμμετάσχει στις εργασίες του 28ου Συνεδρίου του Ευρωπαϊκού Τμήματος της Διεθνούς Εταιρείας για την Ερευνα της Καρδιάς, το οποίο έλαβε χώρα στο Μέγαρο Μουσικής Αθηνών. Η ομιλία του είχε τίτλο «Η μουσική της ζωής» όπως και το βιβλίο που συνέγραψε για να εξηγήσει τα της βιολογίας συστημάτων στο ευρύ κοινό. Συνομιλώντας μαζί του δεν μπορέσαμε παρά να αρχίσουμε τα ερωτήματα από αυτόν τον κατ’ αρχήν μυστήριο συσχετισμό…
– Ο τίτλος της διάλεξής σας είναι και ο τίτλος του βιβλίου σας. Τι είναι λοιπόν η μουσική της ζωής;
«Πριν σας απαντήσω σε αυτό το ερώτημα θα ήθελα να κάνουμε μερικές διαπιστώσεις. Υιοθετώ την άποψη ότι η βιολογία του 21ου αιώνα θα είναι πολύ διαφορετική από εκείνη του 20ού και ειδικότερα του δεύτερου μισού του 20ού αιώνα το οποίο ήταν μια πολύ γόνιμη περίοδος. Ολα άρχισαν με τη διαλεύκανση της δομής του DNA από τους Γουότσον και Κρικ στις αρχές της δεκαετίας του 1950. Στη συνέχεια, πέρασαν σχεδόν πέντε δεκαετίες κατά τη διάρκεια των οποίων μελετήθηκαν διεξοδικά τα επιμέρους συστατικά των κυττάρων, και η περίοδος αυτή έληξε πανηγυρικά το 2000 με την ανακοίνωση της ολοκλήρωσης του προγράμματος του ανθρωπίνου γονιδιώματος. Οπως πιθανόν γνωρίζετε αυτό το πρόγραμμα βρίσκεται ακόμη σε εξέλιξη και υπάρχουν πολλά τα οποία θα πρέπει να μάθουμε. Ωστόσο είναι φανερό ότι το DNA δεν είναι ζωντανό! Αν το βγάλεις από το κύτταρο, πεθαίνει. (Αυτός άλλωστε είναι και ο λόγος για τον οποίο οι φαντασιώσεις κάποιων επιστημόνων για ανάσταση των δεινοσαύρων μέσω του DNA τους δεν βασίζονται σε σωστά θεμέλια.) Το DNA είναι μέρος ενός ζωντανού συστήματος, του κυττάρου. Και αυτός ακριβώς είναι ο στόχος της βιολογίας συστημάτων, της βιολογίας του 21ου αιώνα, να ξαναβάλει τα επιμέρους στοιχεία των κυττάρων μαζί και να τα μελετήσει συνολικά. Είναι μια επαναστατική προσέγγιση, αλλά είναι και μια προσέγγιση που θα μας επιτρέψει να μάθουμε πολλά. Αυτό που έκανα εγώ για το βιβλίο μου ήταν να θέσω το εξής ερώτημα: τι μας εμποδίζει σήμερα να προχωρήσουμε με ταχύτητα στη βιολογία των συστημάτων; Για να απαντήσω σε αυτό το ερώτημα χρησιμοποίησα τη μεταφορά της μουσικής».
– Πώς ακριβώς; Μπορείτε να μας δώσετε κάποια παραδείγματα;
«Τον περασμένο αιώνα, οι συνάδελφοί μου χρησιμοποίησαν μια μεταφορά για να περιγράψουν το DNA. Το ονόμασαν βιβλίο της ζωής. Δεν συμφωνώ! Δεν νομίζω ότι το DNA είναι βιβλίο, είναι περισσότερο μια βάση δεδομένων, ένα CD. Υιοθετώντας αυτή τη μεταφορά περιγράφω στα δέκα κεφάλαια του βιβλίου μου την ουσία της βιολογίας συστημάτων. Ετσι, ένα CD δεν έχει ήχο. Για να ακούσουμε τη μουσική του πρέπει να διαβαστεί από ένα CD player. Στην περίπτωση του DNA τον ρόλο του CD player έχει το ωάριο, το οποίο διαβάζει τον γενετικό υλικό και δημιουργεί έναν νέο οργανισμό, μια μουσική. Με βάση αυτή τη βασική μεταφορά περιγράφονται πολλά θέματα, όπως παραδείγματος χάριν, η ανάγκη για αρμονία».
– Παρά το γεγονός ότι το βιβλίο σας αναφέρεται στα γονιδιώματα και τη βιολογία συστημάτων, είστε επίσημος προσκεκλημένος ενός συνεδρίου καρδιολογίας…
«Σωστά! Βλέπετε είμαι φυσιολόγος, καρδιοφυσιολόγος. Εδώ και μισό αιώνα ασχολούμαι με τη φυσιολογία του καρδιακού κυττάρου. Εχοντας ανακαλύψει ως φοιτητής τους διαύλους καλίου, ανέπτυξα τα πρώτα μαθηματικά μοντέλα του καρδιακού κυττάρου το 1960. Αυτό έγινε με τη βοήθεια ενός πρωτόγονου υπολογιστή, τόσο πρωτόγονου που σήμερα δεν θα μπορούσατε να τον αναγνωρίσετε.
– Πώς έχει εξελιχθεί από τότε η μοντελοποίηση φυσιολογικών διεργασιών, και στην προκειμένη περίπτωση του καρδιακού παλμού;
«Σαρανταοκτώ χρόνια μετά, το πεδίο της μοντελοποίησης είναι τεράστιο: σήμερα μπορούμε πια να προσομοιώσουμε όχι μόνο τη φυσιολογική λειτουργία της καρδιάς αλλά και τις καρδιακές αρρυθμίες, ή τον αιφνίδιο καρδιακό θάνατο ή τον τρόπο με τον οποίο κάποια φάρμακα θα επιδρούσαν στον καρδιακό μυ».
– Ποιες είναι οι πρακτικές εφαρμογές της δυνατότητας προσομοίωσης της καρδιάς;
«Τα μοντέλα αξιοποιούνται στη φαρμακευτική έρευνα και μάλιστα πολλαπλώς. Κατ’ αρχήν μας επιτρέπουν να επιλέξουμε μόρια τα οποία θα μπορούσαν να γίνουν αποτελεσματικά φάρμακα. Οπως γνωρίζετε η φαρμακοβιομηχανία επιλέγει από χιλιάδες μόρια κάποια τα οποία τελικώς θα αξιοποιηθούν. Ο χρόνος επιλογής μειώνεται σημαντικά όταν χρησιμοποιείται η προσομοίωση. Μια άλλη εφαρμογή της προσομοίωσης είναι η διαλεύκανση του μηχανισμού δράσης κάποιων φαρμάκων τα οποία είναι αποτελεσματικά στις κλινικές δοκιμές, αλλά ο μηχανισμός μέσω του οποίου επιτυγχάνουν ένα επιθυμητό αποτέλεσμα δεν είναι γνωστός στους επιστήμονες».
– Ποια είναι τα σημερινά ερευνητικά ενδιαφέροντά σας;
«Το ερευνητικό μας πρόγραμμα αποτελεί μέρος ενός πολύ φιλόδοξου προγράμματος που ονομάζεται Human Physiome Project και το οποίο στοχεύει να χρησιμοποιήσει την προσομοίωση για τη δημιουργία ποσοτικών φυσιολογικών μοντέλων τα οποία είναι αναγκαία για να εξηγήσουμε τα δεδομένα που προέκυψαν από την αποκωδικοποίηση του ανθρωπίνου γονιδιώματος. Φυσικά, εμείς ασχολούμαστε με τα της καρδιάς και ειδικότερα με την ανασύσταση των αρρυθμιών, από τη γενετική τους ως τη φυσιολογία τους».
– Τι προβλέψεις θα κάνατε για τη βιολογία του 2050;
«Είναι πάντοτε επικίνδυνο να προβλέπει κανείς. Εκτιμώ πάντως ότι σε 40 χρόνια η προσομοίωση θα είναι ρουτίνα στη βιολογία και όχι εξαίρεση όπως είναι σήμερα. Θα πρέπει να πεισθούν οι βιολόγοι να αξιοποιήσουν τους υπολογιστές και τα μαθηματικά με τρόπο αντίστοιχο με εκείνο των φυσικών».
– Η βιολογία όμως είναι πολύ διαφορετική από τη φυσική…
«Ναι και γι’ αυτό το εγχείρημα της ανεύρεσης μιας γενικής θεωρίας της βιολογίας θα ήταν εξαιρετικά δυσκολότερο. Η βιολογία αυτή τη στιγμή έχει μόνο μία θεωρία, αυτή της εξέλιξης. Η οποία, κατά την άποψή μου, δεν είναι θεωρία (τουλάχιστον όχι με τον τρόπο που η λέξη αυτή χρησιμοποιείται στη φυσική), αλλά ένα δεδομένο. Θα άξιζε όμως τον κόπο να προσπαθήσουμε να απαντήσουμε, με την βοήθεια της βιολογίας συστημάτων, σε ερωτήματα όπως το γιατί προέκυψε η ζωή και αν το ανθρώπινο είδος δεν είναι παρά ένα εξελικτικό λάθος».
