A crea pentru a înțelege

Deși în 1906 împărțeau premiul Nobel pentru fiziologie sau medicină pentru studiile lor asupra anatomiei creierului, italianul Camillo Golgi și spaniolul Santiago Ramón y Cajal aveau viziuni complet diferite asupra structurii pe care o studiau. Urcînd pe scenă să își țină discursul, Golgi a sintetizat „teoria neuronală” susținută de Cajal pentru ca apoi să spună că, din păcate, nu poate fi de acord cu ea, deși admiră „înaltul intelect al ilustrului meu coleg spaniol”. Ambii anatomiști prezentaseră în studiile lor descrieri ale structurilor asemănătoare cu ramurile unor copaci care se extind din corpul celulelor nervoase. Golgi, observînd o mulțime de celule din care ieșeau structuri precum ramurile unui arbore, care păreau a fi unite între ele, vedea creierul ca pe o pînză sau un sincițiu. După el, creierul nu era format din unități distincte, ci toate celulele nervoase formau o rețea neîntreruptă, astfel încît studiul neuronilor în afara ei nu putea avea nicio noimă. Dimpotrivă, Cajal, observînd aceiași „arbori”, vedea o mulțime de celule care, deși comunicau între ele, nu formau un continuum, așa cum credea Golgi. Cajal spunea că, deși teoria lui Golgi era elegantă și chiar atrăgătoare, avînd deopotrivă „prestigiul armoniei și al clarității”, „natura nu pare să fie conștientă de nevoia intelectului nostru de a găsi ușurință și uniformitate, ci pare mai curînd să prefere ce e mai complicat și divers”. La scurt timp după ce aceste opinii contradictorii au fost prezentate, teoria neuronală a lui Cajal a fost întărită de o reușită experimentală a americanului Ross Harrison. În 1910, Harrison a publicat un articol anunțînd că a reușit să izoleze celulele nervoase ale unei broaște și să le mențină vii în laborator. Harrison a arătat că celulele nervoase continuă să își extindă „ramurile” și cînd sînt în afara „rețelei”, sugerînd astfel că fiecare neuron este o entitate autonomă care poate supraviețui în afara „pînzei” descrise de Golgi. Pe lîngă această importantă descoperire, Harrison mai făcuse un mare pas înainte pentru cercetare fiindcă tocmai inventase creșterea celulelor in vitro. Spre deosebire de experimentele in vivo, care se fac pe un organism viu, metodele in vitro presupun celule crescute și menținute în viață în laborator, în condiții speciale, dar în absența unui organism din care acestea să facă parte. Aceste metode sînt din ce în ce mai folosite în laboratoarele de astăzi. 

Istoricul Steven Shapin scria, în The Scientific Revolution (1996), despre un important concept inspirat de teoriile lui Galileo Galilei, și anume cel al înțelegerii fenomenelor din natură prin metode artificiale. Datorită în mare parte și unei viziuni mecaniciste asupra lumii, filosofii naturali ai secolului al XVII-lea începuseră să gîndească natura în analogie cu creațiile umane, cea mai des întîlnită metaforă fiind cea a universului funcționînd ca un ceasornic. Shapin arată că savanții începuseră să construiască obiecte pentru a înțelege mai bine anumite fenomene naturale, cum ar fi mașinării care simulau mișcarea planetelor. În plus, începuseră să apară instrumente ca telescopul sau microscopul, prin care natura putea fi observată în detaliu, și care introduceau și ele un element „artificial” în cercetarea naturii.  

Deși metodele in vitro sînt un astfel de instrument artificial de cercetare, „artizanul” care le folosește nu poate controla toate elementele din mașinăria pe care o construiește, ci poate doar urmări ce fac celulele supuse unor condiții anume. Acum mai puțin de două decenii, au apărut noi metode in vitro care au permis generarea unor entități artificiale, dar totuși vii, numite organoide. Celulele stem, care sînt un tip de celule „nespecializate”, pot fi determinate în anumite condiții să se specializeze in vitro, formînd structuri care se aseamănă unor anumite organe, nefiind totuși vorba chiar de organe în miniatură, ci mai degrabă de modele care reiau caracteristici ale unor organe precum plămînii, ficatul sau creierul. În acest fel, diferite tipuri de celule pot fi studiate în afara țesturilor din care fac parte, această metodă avînd o sumedenie de întrebuințări, cum ar fi studierea modului în care anumite boli afectează diverse tipuri de celule. Astfel, organoidele sînt folosite ca instrument pentru a studia sau simula fenomene altminteri prea rare sau greu observabile direct în natură, fiind astfel o posibilă continuare modernă a metodelor „artificiale” introduse de filosofii naturali, pe care le descrie Shapin. De asemenea, organoidele pot fi folosite în scopuri mai eclectice sau chiar neașteptate. De exemplu, în anul 2020, o echipă de cercetători a reușit să creeze organoide care se aseamănă glandelor de venin ale șerpilor, folosite pentru a studia toxinele din veninul diferitelor specii de șerpi în vederea realizării de antidoturi. 

Utilizarea unor astfel de metode „artificiale” explică probabil de ce mulți biologi care folosesc tehnici in vitro sînt captivați de celebra frază a fizicianului Richard Feynman: „Nu pot înțelege ceea nu pot crea”. 

Laura-Yvonne Gherghina este doctorandă la Departamentul de Fiziologie, Dezvoltare și Neuroștiințe al Universității din Cambridge.