Gerald Maurice Edelman (* 1. července 1929) je americký biolog, který se v roce 1972 podělil o Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu za práci s Rodneym Robertem Porterem o imunitním systému. Edelmanův výzkum oceněný Nobelovou cenou se týkal objevu struktury molekul protilátek. V rozhovorech řekl, že způsob, jakým se složky imunitního systému vyvíjejí v průběhu života jedince, je analogický způsobu, jakým se složky mozku vyvíjejí v průběhu života. V tomto směru existuje kontinuita mezi jeho prací o imunitním systému, za kterou získal Nobelovu cenu, a jeho pozdější prací v neurovědě a filozofii mysli.
Gerald Edelman se narodil v roce 1929 v Ozone Park, Queens, New York, aškenázským židovským rodičům, lékaři Edelmanovi a Anně (rozené Freedmanové) Edelmanové, kteří pracovali v pojišťovnictví. Poté, co vyrostl v New Yorku, navštěvoval vysokou školu v Pensylvánii, kde v roce 1950 absolvoval magna cum laude s bakalářským titulem z Ursinus College a v roce 1954 získal titul M.D. na University of Pennsylvania School of Medicine.
Po roce v Johnsonově nadaci pro lékařskou fyziku se stal domácím důstojníkem v Massachusettské všeobecné nemocnici a poté praktikoval medicínu ve Francii, zatímco sloužil u US Army Medical Corps. Edelman nastoupil do Rockefellerova institutu pro lékařský výzkum jako absolvent v roce 1957, pracoval v laboratoři Henryho Kunkela a v roce 1960 získal titul Ph.D. Rockefeller z něj udělal asistenta (později docenta) děkana postgraduálních studií až do roku 1966, kdy se stal profesorem na škole. V roce 1992 se přestěhoval do Kalifornie a stal se profesorem neurobiologie v The Scripps Research Institute.
Po udělení Nobelovy ceny začal Edelman výzkum regulace primárních buněčných procesů, zejména řízení buněčného růstu a vývoje ve vícebuněčných organismech, se zaměřením na interakce mezi buňkami v raném embryonálním vývoji a na tvorbu a funkci nervového systému. Tyto studie vedly k objevu buněčných adhezních molekul (CAM), které řídí základní procesy, jež pomáhají živočichovi dosáhnout jeho tvaru a formy a na jejichž základě jsou budovány nervové systémy. Jedním z nejvýznamnějších objevů tohoto výzkumu je, že prekurzorový gen adhezní molekuly nervových buněk dal v evoluci vzniknout celému molekulárnímu systému adaptivní imunity.
Edelman je zakladatelem a ředitelem neziskového výzkumného centra The Neurosciences Institute v San Diegu, které studuje biologické základy vyšších mozkových funkcí u lidí a je členem vědecké rady projektu World Knowledge Dialogue.
Edelman je členem poradního sboru USA Science and Engineering Festival’s Advisory Board.
Když Edelman v Paříži sloužil v armádě, přečetl si knihu, která podnítila jeho zájem o protilátky. Rozhodl se, že vzhledem k tomu, že kniha říká tak málo o protilátkách, bude je dále zkoumat po návratu do Spojených států, což ho vedlo ke studiu fyzikální chemie pro jeho Ph.D. výzkum Edelmana a jeho kolegů a Rodneyho Roberta Portera na počátku šedesátých let přinesl zásadní průlom v pochopení chemické struktury protilátky a otevřel dveře pro další studium. Za tuto práci Edelman a Porter v roce 1972 obdrželi Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu.
Karolinska Institutet ve své tiskové zprávě k Nobelově ceně v roce 1972 ocenil Edelmanovu a Porterovu práci jako významný průlom:
Diagram znázorňující disulfidové vazby (červené), které spojují podjednotky světlého (zeleného) a těžkého (modrého) proteinu molekul imunoglobulinu G (IgM). Tento diagram také znázorňuje relativní pozice proměnných (V) a konstantních (C) domén molekuly IgG. Proměnné oblasti těžkého a lehkého řetězce se spojují a vytvářejí vazebná místa antigenu na konci dvou symetrických ramen protilátky.
Edelmanův raný výzkum struktury proteinů protilátek odhalil, že disulfidové vazby spojují proteinové podjednotky. Proteinové podjednotky protilátek jsou dvou typů, větší těžké řetězce a menší lehké řetězce. Dva lehké a dva těžké řetězce jsou spojeny disulfidovými vazbami a vytvářejí funkční protilátku.
Molekulární modely struktury protilátek
S využitím experimentálních dat z vlastního výzkumu a práce jiných Edelman vyvinul molekulární modely proteinů protilátek. Klíčovým rysem těchto modelů byla myšlenka, že domény vázající antigeny protilátek (Fab) zahrnují aminokyseliny z podjednotek lehkých i těžkých proteinů. Meziřetězcové disulfidové vazby pomáhají spojit obě části domény vázající antigeny.
Edelman a jeho kolegové použili kyanogen-bromid a proteázy k fragmentaci proteinových podjednotek protilátek na menší kousky, které mohly být analyzovány pro stanovení jejich sekvence aminokyselin. V době, kdy byla stanovena první kompletní sekvence protilátek (1969), to byla největší kompletní sekvence proteinů, která kdy byla stanovena. Dostupnost sekvencí aminokyselin proteinů protilátek umožnila rozpoznat skutečnost, že tělo může produkovat mnoho různých proteinů protilátek s podobnými oblastmi protilátek s konstantními oblastmi a rozdílnými oblastmi protilátek s proměnnými oblastmi.
Topobiologie je Edelmanova teorie, která tvrdí, že morfogeneze je řízena diferenciálními adhezivními interakcemi mezi heterogenními buněčnými populacemi a vysvětluje, jak může jediná buňka dát vzniknout komplexnímu mnohobuněčnému organismu. Jak navrhuje
Edelman v roce 1988 topobiologie je proces, který vytvaruje a udržuje diferencované tkáně a je získáván energeticky upřednostňovanou segregací buněk prostřednictvím heterologních buněčných interakcí.
Edelman je známý svou teorií vědomí, kterou zdokumentoval v trilogii technických knih, a v několika následujících knihách napsaných pro široké publikum včetně Bright Air, Brilliant Fire (1992), A Universe of Consciousness (2001, s Giuliem Tononim), Wider than the Sky (2004) a Second Nature: Brain Science and Human Knowledge (2007).
V Druhé přírodě Edelman definuje lidské vědomí jako:
První z Edelmanových odborných knih, Neurální darwinismus (1987), zkoumá jeho teorii paměti, která je postavena na myšlence plasticity v neuronové síti v reakci na prostředí. Druhá kniha, Topobiologie (1988), navrhuje teorii, jak vzniká původní neuronová síť mozku novorozence během vývoje embrya. Vzpomenutá současnost (1990) obsahuje rozšířenou expozici jeho teorie vědomí.
Edelman se ptal, zda bychom se měli pokoušet o konstrukci modelů fungujících myslí nebo modelů mozků, které prostřednictvím interakce s okolím mohou rozvíjet mysl. Jeho odpověď zní, že bychom měli vytvořit modelové mozky a věnovat pozornost tomu, jak interagují se svým okolím. Edelman přijímá existenci kvalie a začleňuje je do své teorie vědomí založené na mozku. Jeho koncept kvalie se pokouší vyhnout nástrahám myšlenky speciální kvalie s nefunkčními vlastnostmi, kterou kritizoval Daniel Dennett.
Edelman navrhuje biologickou teorii vědomí, založenou na jeho studiích imunitního systému. Výslovně svou teorii umisťuje do teorie přírodního výběru Charlese Darwina s odvoláním na klíčové principy Darwinovy populační teorie, která předpokládá, že individuální variace v rámci druhů poskytuje základ pro přirozený výběr, který nakonec vede k vývoji nových druhů. Odmítá dualismus a také odmítá novější hypotézy, jako je takzvaný ‚výpočetní‘ model vědomí, který přirovnává funkce mozku k operacím počítače.
Edelman tvrdí, že mysl a vědomí jsou zcela hmotné a čistě biologické jevy, které vznikají z vysoce složitých buněčných procesů v mozku a že vývoj vědomí a inteligence lze uspokojivě vysvětlit Darwinovou teorií.
Podle Edelmanova názoru lidské vědomí závisí na jedinečně komplexní fyziologii lidského mozku a vzniká z ní:
Edelmanova teorie je silně antiredukcionistická a snaží se vysvětlit vědomí odkazem na mimořádně bohatou a komplexní morfologii mozku. Mozek novorozence se skládá z masivní populace neuronů (cca. 100 miliard buněk) a ty, které přežijí počáteční fáze růstu a vývoje, vytvoří mezi sebou přibližně 100 bilionů spojení. Vzorek mozkové tkáně o velikosti sirky obsahuje asi miliardu spojení, a pokud vezmeme v úvahu, jak by tato neuronální spojení mohla být různě kombinována, počet možných permutací se stává hyperastronomickým – v řádu deseti následovaných miliony nul. Mladý mozek obsahuje mnohem více neuronů, než nakonec přežije do dospělosti a Edelman tvrdí, že tato obrovská nadbytečná kapacita je potřebná, protože neurony jsou jediné buňky v těle, které nemohou být obnoveny, a protože pouze ty buňky a sítě, které jsou nejlépe přizpůsobeny svému konečnému účelu, budou vybrány, jak se organizují do neuronálních skupin.
Edelmanova teorie výběru neuronálních skupin, známá také jako Neurální darwinismus, má tři základní principy – Vývojový výběr, Experimentální výběr a Reentry.
Edelman a Gally jako první poukázali na všudypřítomnost degenerace v biologických systémech a na zásadní roli, kterou degenerace hraje při usnadňování evoluce.
Edelman se v roce 1950 oženil s Maxine M. Mají dva syny, Erica, vizuálního umělce z New Yorku, a Davida, neurovědce z Bennington College. Jejich dcera Judith Edelmanová je bluegrassová hudebnice a nahrávací umělkyně.