Alam bukanlah gudang, melainkan bengkel. Sekali lagi tentang persamaan dan perbedaan antara DNA dan kode program

Kemajuan teknologi pada awal abad ke-21, khususnya, penguraian kode genom manusia dan pemahaman umum tentang prinsip pengeditan genom, secara alami mendorong perbandingan biologi sintetik dengan pemrograman. Memang, ontogeni dan biokimia dalam banyak hal sebanding dengan proses yang diprogram, karena mereka mematuhi logika internal, dilakukan selangkah demi selangkah, bergantung pada konteks, dan menanggapi gangguan eksternal ( diedit ). Sangat menggoda untuk membandingkan kode DNA empat huruf dengan kode mesin biner.



Namun demikian, dalam artikel ini kami akan mengasumsikan bahwa analogi semacam itu lebih berani daripada akurat, dan mencoba mempertimbangkan mengapa DNA dapat dianggap sebagai substrat untuk pemrograman genetik lengkap, tetapi dengan sendirinya cukup jauh dari bahasa pemrograman dan bahasa itu sendiri.



DNA adalah template untuk sintesis protein dan pada akhirnya dirancang untuk transmisi materi genetik dari generasi ke generasi. Dengan demikian, kode genetik dapat dianggap dapat diterapkan jika memungkinkan pembawa meninggalkan banyak keturunan subur, yang pada saat yang sama ternyata tidak kurang atau lebih layak daripada perwakilan dari generasi induk. Tugas ini dirumuskan cukup luas, oleh karena itu evolusi, dengan segala keberhasilannya, adalah usaha yang " kaya " dan membebani keturunannya dengan basis kode yang sangat besar yang diwariskan, diberi komentar, dan tanpa ampun di luar kode tempat.



Biologi sintetik, pada gilirannya, memiliki tujuan yang jauh lebih jelas daripada evolusi. Misalnya, bidang penerapan teknologi CRISPR yang paling serius dikaitkan denganperkembangan antitumor , sementara sel kanker itu sendiri adalah buah dari seleksi alam sembarangan - seleksi mendukungnya, karena mereka berhasil secara efektif dan cepat meninggalkan keturunan, serta meniru sel sehat dari jaringan yang terkena.



Kode DNA lebih seperti bahasa alami daripada bahasa pemrograman, karena mubazir, dengan cepat mengakumulasi kesalahan, penuh dengan ketergantungan kompleks yang ditentukan oleh konteks perkembangan suatu organisme, dan bahaya atau kegunaan dari ketergantungan ini tidak selalu jelas.



Contohnya adalah anemia sel sabit, penyakit keturunan, yang menyebabkan sel darah merah manusia menjadi tidak teratur dan lebih terlihat seperti bulan sabit daripada donat.







Diasumsikan bahwa eritrosit berbentuk tidak teratur menyulitkan malaria dan tidak nyaman untuk malaria plasmodia, yang memberi pembawa penyakit ini kesempatan ekstra untuk hidup sampai usia reproduktif, dan baru kemudian mati karena serangan jantung. Bergantung pada kondisi kehidupan dan usia individu, kita memiliki “bug dan fitur dalam satu kodon”.



Ketika "menguji" modifikasi genetik semacam itu secara in vivo, seleksi alam tidak dibatasi oleh waktu dan persyaratan kualitas, melainkan dikembangkan dalam kondisi, banyak di antaranya dapat dibandingkan dengan DDD... Melanjutkan analogi dengan sistem peredaran darah, kita dapat menyebut darah biru cephalopoda sebagai solusi yang berorientasi pada subjek. Sebagai logam yang mirip dengan besi, darah gurita mengandung tembaga. Menurut penelitian terbaru, penemuan evolusioner ini mengoptimalkan saturasi oksigen darah dalam air dingin dan pada konsentrasi oksigen rendah .



Jika kita membayangkan menguji perkembangan bioteknologi nyata secara in vivo seperti cara kode perangkat lunak diuji, di sini ekstrapolasi mengalami ketidakkonsistenan dan kesulitan yang jelas, yang, khususnya, disebutkan dalam artikel oleh Bruce Schneier dan Larisa Rudenko:

Bayangkan seorang ahli bioteknologi mencoba meningkatkan ekspresi gen yang memungkinkan sel darah bereproduksi secara normal . Meskipun pengoperasiannya cukup sederhana menurut standar sekarang, hampir pasti tidak akan berhasil pada percobaan pertama. Dalam kasus kode perangkat lunak, semua kerusakan yang akan dilakukan oleh kode tersebut adalah crash program yang menjalankannya. Dalam biologi, kode yang salah seperti itu secara signifikan dapat meningkatkan kemungkinan berbagai leukemia dan menghancurkan sel-sel vital sistem kekebalan.
Selain itu, penulis melakukan observasi penting berikut ini:

, «» , , , . «» , . , .
Demikian pula, sangat sulit membayangkan kode genetik "lintas platform" yang akan bekerja, misalnya, di Bumi dan Mars. DNA, bagian penting di antaranya adalah nonkode, jelas memiliki redundansi informasi yang signifikan, tetapi pada saat yang sama, sebagai aturan, ia tidak cocok untuk penyesuaian biokimia untuk bekerja di planet lain atau bahkan dalam kondisi yang nyaman bagi ekstremofil di Bumi. Ekstremofil, pada gilirannya, mampu bertahan hidup di Bumi dalam kondisi yang dekat dengan Mars.



Dengan demikian, adaptasi signifikan dari kode genetik ke kondisi yang secara fundamental tidak menguntungkan hanya terjadi di pinggiran biokimia, dan ekosistem darat yang khas juga merusak bagi kebanyakan ekstremofil .



Menarik bahwa bahkan Stanislav Lem dalam "Sum of Technology" -nya menyentuh aspek terpenting dari informasi biologis - persyaratannya yang paling serius menurut konteks perkembangan organisme:

( ), , . , «»… , ? , . ; ? , ; , ; , , . , , ; : .
Akhirnya, diketahui bahwa empat nukleotida yang menyusun molekul DNA bukanlah satu-satunya yang memungkinkan. Nukleotida sintetis telah dibuat yang meningkatkan kapasitas kode genetik, serta bakteri sintetis yang mampu menghasilkan asam amino yang tidak terdapat pada organisme hidup lainnya.



Karenanya, DNA sebagian dapat dibandingkan dengan kode mesin , yang telah dituliskan di Habré, tetapi berbeda dari kode sumber, pertama-tama, oleh redundansi, ketidakpastian, dan orientasi objeknya. Oleh karena itu, fenomena teknologi Cello , yang memungkinkan penerjemahan kode sumber menjadi urutan nukleotida DNA, terlihat sangat logis . Mereka yang tertarik bisa membiasakan diridengan repositori Cello di Github (menggunakan bahasa Verilog ).



Jadi, analogi antara DNA dan kode mesin agak sewenang-wenang, sementara analogi dengan kode sumber tampaknya tidak meyakinkan sejauh ini. DNA jauh lebih seperti bahasa alami untuk komunikasi organisme hidup dengan lingkungan. Tetapi keteraturan dan ekstensibilitas yang signifikan dari alfabet DNA cukup kondusif untuk pembuatan bahasa pemrograman yang lengkap berdasarkan padanya, dan, mungkin, untuk pembuatan kompiler. Mungkin bahasa seperti itu akan sebanding dengan DNA, karena Java atau Python sebanding dengan bahasa Inggris, atau meminjam sintaks dari DNA, tetapi sebagian atau seluruhnya mengubah semantik kodon. Selain itu, mengingat hal di atas, bahasa pemrograman biologis yang lengkap harus memiliki fungsi penyembuhan sendiri dan, mungkin, jauh lebih potensial untuk mengurangi entropi daripada yang melekat dikehidupan biologis. Kode genetik yang diterapkan di biosfer bumi sangat menarik sebagai pembawa informasi dan, kemungkinan besar, dengan beberapa perbaikan dan peningkatan abstraksi, ia akan mampu bersaing secara tepat dengan bahasa pemrograman tingkat rendah.



Itu tetap untuk hidup sampai ini.



All Articles