Evolusjonens master-design : Samliv og helhet

Transkript

1 Evolusjonens master-design : Samliv og helhet Elling Ulvestad Mikrobiologisk avdeling, Haukeland Universitetssykehus Klinisk institutt 2, Universitetet i Bergen

2 Utfordringsbilde Evolusjonen har satt Jordens organismer i stand til å handle slik situasjonen krever mtp overlevelse og reproduksjon Mennesket fikk i 1859 innsikt i evolusjonens forutsetninger og mekanismer, og har siden benytter kunnskapen til egen fordel mtp overlevelse og reproduksjon Gjør kunnskap mennesket bedre eller verre skikket til å være i verden på rett måte? Befolkningsvekst: 1804: 1 milliard mennesker 1927: 2 milliard mennesker 1960: 3 milliarder mennesker 2015: 7,3 milliarder mennesker Klimaendring, forurensing, sammenbrudd i økonomiske og økologiske system, økende forekomst av autoimmun og allergisk sykdom, antibiotikaresistens, emergente mikrober Har vi den rette kunnskapen? Forvalter vi kunnskapen rett? 2

3 Forsats Moderne medisin oppsto på slutten av tallet med Louis Pasteur og Robert Kochs identifikasjon av spesifikke mikrober som årsak til sykdom Funnet gjennomsyret medisinens tenking rundt kausalitet Monokausalitet «Rusk i maskineriet»

4 Standardmodellen for forklaring av infeksjon og patogenitet Kochs postulat: Bakterien må være til stede hos alle med samme sykdom Bakterien må kunne isoleres fra verten og dyrkes i renkultur Sykdommen må kunne reproduseres hos friske som inokuleres med bakterien the whole art of healing could be summed up in the formula: Find the microbe and kill it George Bernhard Shaw. Preface, The doctor s dilemma, 1909

5 Shaws ironisering var betimelig konteksten ble innledningsvis satt for snevert Etter hvert ble det stadig klarere at Kun et fåtall mikrober er patogene Rigging og regulering av en immunrespons er enormt energikrevende For mye forsvar kan være dødelig (septisk sjokk) Ofte er det forsvaret som gir sykdom (borreliose)

6 Det oppsto behov for en utvidelse av Kochs patogenesemodell 1. Proximate årsaker mekanistiske interaksjoner mellom vert og mikrobe «Vi trenger ikke adaptasjonens og arvelighetens tryllestav» (Koch, 1878). 2. Ultimate årsaker - livets evolusjon Samevolusjon mellom mikrobe og menneske Natur Kultur 6

7 Livet på Jorden det store bildet Hva som skal forklares: 10 millioner prokaryote arter Ca. 5 millioner eukaryote arter Ukjent antall virus 1500 mikrober er humanpatogene 50% av disse igjen er zoonoser Mennesket har vokst fram på en bakgrunn av alt annet liv, og er usedvanlig godt tilpasset livsbetingelsene

8 Mekanismen bak det hele Naturlig seleksjon Overproduksjon av avkom (i fht ressurser) Variasjon Variasjonen er arvelig Ulike varianter har ulik fitness i miljøet Penicillinresistente S. Aureus: 5 % 95 %

9 Menneskets genetiske utrustning er delvis formet gjennom mikrobielle interaksjoner over evolusjonær tid Minst 57 gener knyttet til medfødt immunitet er blitt positivt selektert de siste år 9

10 Standardmodellen for forklaring av Konkurranse evolusjonær utvikling Organismer konkurrerer om ressurser De best skikkede kommer ut som vinnere mtp overlevelse og reproduksjon Men Darwin var også opptatt av samarbeid og altruisme innad og mellom arter

11 At biologiske enheter samarbeider ble lenge ignorert Forståelse av samarbeidets evolusjon og biologiske betydning gjorde det mulig å forklare vert-mikrobe relasjoner som et kunnskapsanliggende der verten besitter Immunkompetanse

12 Immunkompetanse krever at organismen evner å tolerere og forsvare og at den «vet» når og med hvilken styrke Farlige smittestoff Tarmbakterier Mitokondrier/HERV Helse når vert/mikrobe relasjonen framforhandles rett Sykdom når forhandlingene bryter sammen Beslutningsgrenser og nivå av respons er satt gjennom evolusjonær erfaring 12

13 Integrasjon: Liv er «ytre» symbiose Etablering av tarmens mikrobiom affiserer utviklingen av immunsystemet tarmens nervesystem tarmens funksjonalitet sentralnervesystemet

14 Assimiliasjon: Liv er «indre» symbiose «Mikrobielle» gener lokalisert til organeller i cytoplasma Mitokondriet er rudimenter av en «fanget» bakterie Cellen kontrollerer mitokondriet: Av den opphavelige bakteriens 1500 gener er 37 gener lokalisert til sirkulært DNA 300 gener overført til cellekjernen

15 Assimilasjon: Endatil menneskets arvestoff er bygd opp av mikrobielle elementer *Syncytin som er ansvarlig for trophoblastenes sammensmelting til syncytiotropoblaster kodes fra HERV-W env *RAG1 som er ansvarlig for VDJ-rekombinasjon i lymfocytter er trolig DNA-transposon derivert 15

16 Immunsystemets utfordringsbilde må utvides langs en ekstra dimensjon Selv Tolerere egne celler Destruere kreftceller Trygg Farlig Ignorere / Tolerere tarmmikrober Eliminere smittestoff Fremmed

17 Livets paradoks organismene må nødvendigvis verge seg mot impulser fra omgivelsene, samtidig som de av vel så tvingende grunner må opprettholde tette relasjoner til de samme omgivelsene

18 Menneskestyrte endringsprosesser Mennesket prøver å overkomme livets paradoks Å spise uten å bli spist, å manipulere uten å bli manipulert Mennesket evner å ta hensyn til at endringene vil få konsekvenser i fremtiden. Evnen til å justere handlinger i nåtiden på vegne av fremtiden er feilbarlig Mennesket bærer i seg irrasjonelle tildriv som gjør at fremtidige kostnader blir neglisjert dersom handlingen kan gi fordeler i nåtiden (bruk av antibiotika) Mennesket handler ofte uten å ha full oversikt over sammenhenger mellom tiltak og resultat

19 Endring av sykdomspanorama i Antropocen Endring av vert-mikrobe relasjoner Jones et al. N Engl J Med 2012:366:

20 «Hevnen» fra systemene? Infeksjonssykdom Immun-malfunksjon JF Bach 2002

21 Sluttsats Mennesket handler etter en foreldet oppfatning av hvordan det selv inngår i den store natursammenhengen, og mangler forståelse for egen påvirkningskraft. Dermed ser det heller ikke tydelig nok at også mennesket må leve i pakt med økosystemenes krav til livsutfoldelse. Vitenskapens oppgave blir etter dette å øke menneskets selvforståelse i relasjon til biologiske, økologiske og sosiale livsdimensjoner, for med det å gjøre mennesket i stand til å være i verden på rett måte.