A hálózat a világ kulcsa

Mit érdemes tudni a hálózatokról?

A hálózattudomány mindössze egy évtizede létezik, pedig a hálózatok mindig is léteztek. A legfontosabb pontosan az, hogy léteznek, és bármilyen emberi, gazdasági vagy technológiai tevékenységben fontos szerepet játszanak. Nem szubjektív objektumok, hanem valódi létező dolgok.

Gazdag világ

Ha a hálózatok már több ezer éve körülöttünk vannak, miért csak egy évtizede vizsgáljuk?

Csak mostanában lehetett őket feltérképezni. Ez egy kicsit olyan, mint amikor az első térképek megjelentek a világban, és hirtelen rájöttünk, hogy milyen gazdag világ van körülöttünk.

Barabási Albert-László

A társadalom például egy óriási hálón keresztül működik, ahol a csomópontok az egyének, és a huzalok azt mutatják, hogy ki kit ismer, ki kivel van rokoni kapcsolatban, ki kit tud felhívni telefonon. Ez egy hihetetlenül ritka háló, mert bár mindenkinek sok barátja van, nem mindenki kapcsolódik mindenkihez. Akkor lenne sűrű, ha mindenkinek 6 milliárd barátja lenne. De tegyük fel, hogy egy egyénnek 10 ezer barátja van, az még mindig hihetetlenül kis töredéke annak, ahány huzala lehetne. Tehát egy hihetetlenül ritka háló maga a társadalom, és pontosan ezért fontos, mert csak bizonyos emberekkel tudunk kommunikálni, de a legtöbbel nem.

És hogy vethető össze a világháló a sejtjeinkkel?

A világháló is egy hálózat, ahol a dokumentumok, az információk a csomópontok, és a huzalokon kattintással az egyik pontról el lehet jutni a másikra. Az információhoz ezeken a kattintásokon keresztül lehet eljutni. Sokan erre azt mondják, hogy igazából nem is így működik, mert a Google vagy más keresőn keresztül használjuk a csomópontokat. Azt azonban tudni kell, hogy a Google is a huzalokon keres. A program nap mint nap kattintgat egyik oldalról a másikra, és így keres újabb információkat.

Egy harmadik példa a hálózatra a sejt. A génjeink ugyanis nem működnek egymástól függetlenül. Egymással kapcsolatban állnak, és ez szintén egy ritka háló, akár a társadalom. Bizonyos gének csak bizonyos génekkel vannak kapcsolatban, nem az összessel. Ez pedig hihetetlenül fontos ahhoz, hogy megértsük mondjuk a rákot vagy a skizofréniát.

A hálózatkutató másképp értelmez egy betegséget, mint egy orvos?

Ha az autónkban nem világít a lámpa, akkor annak rengeteg oka lehet. Lehet, hogy az akku nem működik, lehet, hogy a kapcsoló romlott el, lehet, hogy egy szál szakadt el, lehet, hogy biztosíték ment ki, vagy az égő égett ki. Ha elvisszük a szervizbe, akkor a szakember azonnal előhúz egy térképet, egy hálózatdiagrammot, és megnézi 5-6 ponton, hogy hol nincs áram.

Ez olyan, mint egy betegség. A betegség tünete, hogy nem ég a lámpa. Az orvos ezeket vizsgálja. A példánál maradva, látja, hogy nem ég a lámpa, de megy a motor. Gyakran nem tudja, hogy pontosan hol romlott el valami, mert nincsen térképe arról, hogy hogyan kapcsolódnak össze a gének és különböző sejtben lévő elemek. Ezért aztán ad egy orvosságot, amivel úgy tűnik, mintha megszűnne a probléma. Mintha a szerelő betenne egy másik akkumulátort onnan, ahol megszakadt a huzal.

Ahhoz, hogy valójában megértsük a betegségeket, meg kell értsük, hogy a sejthálóval mi történt. Létre kell hoznunk a térképet. Az elemeket már pontosan ismerjük. Tudjuk, hogy pontosan milyen gének vannak a sejtben, de nem tudjuk, hogy melyik melyikkel kapcsolódik.

Egy évtized alatt

Épp tíz éve, október 15-én publikálta meglepő cikkét a hálózatok kapcsolatáról.

10 éve két cikk jelent meg. Az egyik a Nature-ben, a másik a Science-ben. Ez utóbbira tekintenek, mint alapcikkre, ami egy hónappal később jelent meg. A Science rendhagyó módon, – nem tudom, hogy valaha is megünnepeltek-e másik évfordulót -, speciális számot adott ki a 10 éves évfordulóra, amely a múlt hónapban. jelent meg.

Mi változott azóta?

Alapvetően azt kell tudni, hogy a hálók megjelennek mindenféle környezetben. Ez az első dolog. A másik dolog, ami talán nem meglepő senki számára, az az, hogy ezek nem véletlenek. Tehát a huzalozásokban rend van, mint ahogy a kocsinak az elektromos huzala sem véletlen.

Az elmúlt 10 évben kezdtük felismeri a belső rendet a természetben, a társadalomban és a technológiákban. Rájöttünk, hogy ezek a hálózatok nagyon szoros belső törvényszerűséggel rendelkeznek. Ezek irányítják a működésüket és a formájukat. Ha ezt megértjük, gyógyíthatunk betegségeket, jobb keresőprogramokat programozhatunk, és így tovább.

Épülő hálózatok

Ugyanúgy működnek a sejtek közötti hálózatok is, mint a társadalomban vagy az interneten vagy akár a történelemben?

A megdöbbentő az, hogy igen. Ha elfelejtjük, hogy mi a csomópont és mi a huzal, egyszerűen csak lebontjuk az elemekre, összevonjuk őket, és egymás mellé tesszük a sejtet és a világhálót, bár méreteiben különböznek, struktúrában nem. Tehát a térképek lényegében megkülönböztethetetlenek egymástól. Mintha ugyanaz az alkotó tervezte volna meg. És mindez azért van így, mert a hálózatok nem a semmiből jelennek meg, hanem építkeznek. Egy születés két társulat kapcsolata, két szülő. És lassan mindenki kiépíteti a társadalmi kapcsolatait. Ez egy növekedési folyamat. Ha az első csomóponttól nézzük a hálót, és utána újabb csomópontot adunk hozzá, amelyek valamilyen módon egymáshoz kapcsolódnak, akkor beleépítjük a történetét a hálóba. Bármikor ránézünk, valahol ott lesz a története, és ez a növekedési folyamat nagyon korlátozza a háló alakját. A világháló, a sejt, a társadalmi kapcsolatok hálója egy növekedési folyamat eredménye.

10 évvel ezelőtt még pusztán elmélet volt a skálafüggetlen hálózatelmélet. Használják ezt a tudományágat?

A kvantummechanika valamikor 1900-ban jelent meg, és csak az 1950-es években volt használható eredménye a tranzisztorok formájában. Akkor is hatalmasok voltak és még kellett 20 év, hogy annyira kicsinyítsék, hogy szállítani lehessen őket. Hajlamosak vagyunk türelmetlenek lenni. Ha van egy eredmény, annak azonnal kell alkalmasnak lenni. A hálózat világában van már néhány eredmény, de az eredmények többsége inkább elméleti szinten jelent meg. Gyakorlati szinten még nem épült be az alkalmazásokba.

A legizgalmasabb eredményekre még nem sikerült alkalmazásokat találni. Mindamellett a hálózatgondolkodás beépült már most rengeteg tudományágba: az egyik legnyilvánvalóbb példája a járványoknak a kezelése, mint a most terjedő H1N1 influenzavírus.

A világon mindenütt felismerték, hogy a sejten belül is el kell készíteni a hálózati térképeket, és az Egyesült Államok és Európa is most már rengeteg pénzt költ arra, hogy ilyen géntérképeket készítsünk. Az elmúlt hét évben ez a kutatás többnyire a bacilusok szintjén történt, egy úgynevezett modellorganizmus szintjén. Három éve pedig már az emberi sejteket kutatják. Tehát most már embertérképek készülnek, és nagyon komolyan kezdtünk foglalkozni a betegség kérdésével.

Mennyiben másképp, mint az orvos kutatók?

Az egyik elmélet az én csoportomtól származik, és a New York Times Science címoldalán jelent meg. Azzal foglakoztunk, hogy a betegségek nem függetlenek egymástól. Ezt pár esetben tudtuk korábban is. Például a cukorbetegség és az elhízás esetében. Ha megnézzük, hogy milyen betegségben milyen gének vesznek részt, a betegséget össze lehet kapcsolni és sikerül létrehozni egy globális betegségtérképet (http://www.nytimes.com/interactive/2008/05/05/science/20080506_DISEASE.html), ami egyre elterjedtebbé vált világszerte. Ezen az összes betegség megtalálható és a köztük lévő kapcsolatot mutatja.

Minden mindennel

És mi derül ki ezekből a kapcsolatokból?

Az, hogy minden betegség egy ugyanolyan géntérképpel rendelkező sejt hibájából származik. Ha itt egy gén elromlik, akkor az rengeteg folyamatban részt vesz, és ennek következtében több betegség megjelenhet, amelyeknek látszólag egymáshoz semmi közük nincsen, de lehet hogy ugyanannak a molekulának a hiánya okozza őket.

A betegségek semmilyen szinten nem függetlenek egymástól, ezt először génszinten mutattuk be, utána megkaptuk az Egyesült Államok biztosítási rendszerének teljes adatbázisát, azaz 30 millió ember betegségtörténetét 10 éven keresztül. Kiderült, hogy azok a betegségek, amelyek génszinten összekapcsolódnak, azok a társadalomban nagy valószínűséggel együtt jelennek meg az egyedekben. Ha megbetegszel x betegséggel, akkor előbb-utóbb valószínűleg meg fog jelenni y is, mert az y betegség génszinten kapcsolódik az x-hez. Ezt bemutattuk és tényleg jól látszik.

Milyen betegségek között találtak egyértelmű kapcsolatot? Volt megdöbbentő eredmény?

Jó néhány idegbetegség és más betegség közötti kapcsolat megdöbbentő volt. Volt egy néhány, amit az orvosok is észrevettek, hogy valamilyen módon kapcsolódnak egymáshoz, de nem értették. Ami új volt, hogy az összes betegségre egyszerre csináltuk meg 30 millió ember segítségével. Ebből ugyan nem születik orvosság, de ez egy szemléletváltás, amelyből egyszer orvosság lesz és kezelés.

Egy orvosságnál a felfedezéstől a piaci megjelenésig 10-20 év telik el. Korai még egy hálózatpiruláról beszélni, nagy valószínűséggel meg fog történni a kifejlesztése. Most már mindenki azon, van, hogy ezt a folyamatot lerövidítse, gyorsabbá tegye.

Ami fontos igazából, az a szemléletváltás. Ha neked van egy szembetegséged, akkor szemorvoshoz mész, a szembetegség viszont nem független az idegi problémáktól. Együtt dolgozunk a Harward egyetem néhány orvosával, akik azt mondják, hogy a betegségek osztályozását alapvetően újra kell gondolni a hálózatgondolkodás segítségével, mert pillanatnyilag a betegségeket a megjelenési hely és a szimptóma szerint osztályozzák.

Minden „Nem ég a lámpa”-betegség egy kategóriába tartozik és a „nem ég a lámpa”-orvosok foglalkoznak vele, de ettől lehet, hogy az igazából egy motorprobléma, egy akkuprobléma, és így tovább. Azt kell újragondolni, hogy hogyan tanítsuk az orvoslást, hogyan praktizáljunk, hogyan diagnosztizáljuk a betegséget.