Har du noen gang tenkt at du er del av en global kodeklubb som gradvis ble etablert for fire milliarder år siden? Livet benytter seg av en urgammel koding full av bugs og spam. La oss si at du brukte DNA-koding til å lage matretten pannekaker. Resultatet ville ikke bli pannekaker, men i hvert fall noe spiselig!
Opprinnelsen til DNA er fortsatt et mysterium, men forskere har noen hypoteser om hvordan det utviklet seg på jorden for mer enn 4 milliarder år siden.
En mulighet er at DNA utviklet seg i fra RNA, et annet molekyl som kan lagre og overføre genetisk informasjon. RNA kan ha vært det første selvreplikerende molekylet i ursuppen, der havene etter hvert ble dannet etter hundrevis av millioner år av regn (slutt å klage over det engelske været!). Dette kan senere ha utviklet seg til DNA ved hjelp av enzymer og andre komplekse molekyler.
En annen mulighet er at arvestoffene DNA og RNA utviklet seg samtidig fra noe enklere molekyler, nukleotider, som er byggesteinene i både DNA og RNA. Nukleotider kan ha dannet seg spontant i det tidlige jordas miljø, og deretter kombinert til lengre kjeder som kunne utføre forskjellige funksjoner.
En tredje mulighet er at både DNA og RNA (eller nukleotider) finnes spredt rundt i hele universet og vil spontant sette i gang utviklingen av liv alle steder de riktige fysiske forutsetningene er til stedet (trykk, temperatur og tilgang til vann).
DNA og RNA er begge essensielle for livet slik vi kjenner det, men de har også noen forskjeller. For eksempel er DNA mer stabilt og holdbart enn RNA, noe som gjør det bedre til å lagre genetisk informasjon over lengre perioder. RNA er derimot mer allsidig og fleksibel enn DNA, noe som gjør det bedre til å utføre ulike oppgaver i cellene, som å lage proteiner. Det blir på samme måte som andre programmeringsspråk, for eksempel C++ og Java er beslektede.
Kreasjonister ser behovet for en gud som har designet mennesket og universet rundt som på en måte er tilpasset mennesket. Jeg har i et tidligere innlegg argumentert for at grunnleggende naturlover styrer alt som skjer, inkludert de kjemiske egenskapene til grunnstoffene (deriblant i grunnstoffene som bygger opp alt organisk materiale). Mennesker er helt ordinære organismer, laget av relativt vanlige grunnstoffer og har ingen paveplass i universet, tvert imot! Ydmykende for noen at vi har oppstått i en skitten ursuppe omtrent som orkene i Ringenes Herre.
Universet er dynamisk og baserer seg på at selvmontering i blant resulterer i ny koding i livet programmer. Dette fenomenet kalles på engelsk emergence, og er et veldig interessant vitenskapsfelt.
DNA og RNA er programmeringsspråk som gir levende output. (DNA er kodet som er dobbel-trådet spiral, mens RNA er enkelt-trådet og lages fra oppskrifter i DNA-et.) Levende i den forstand at output i form av høyere livsformer leter etter en variasjon av egen kode for reproduksjon, såkalt kjønnet formering. Mens DNA i levende organismer ikke er modellert som en full datamaskin, kan de betraktes å være som redusert fastvare portert til en enhet. Alternativt kan man vurdere en celle som en datamaskin og der DNA er operativsystemet. Bare fordi DNA er vanskelig å jobbe med og ikke er et ideelt medium, betyr det ikke at det ikke kan betraktes som et programmeringsspråk. Til tross for problemene har DNA klart å programmere den mest avanserte KI vi vet om – den menneskelige hjernen.
Dersom du er litt inne i programmering, så tenkt litt på hvorfor DNA har likheter med andre maskinspråk:
Den bruker en kompleks ikke-binær bit - nukleotider i tre eksemplarer for å danne kodoner. Kodoner i seg selv har overflødige versjoner med forskjellig optimalisering og prosesseringshastighet. GC-innhold i bit-tetthet påvirker også prosessfunksjonen som en slags systemtiming. Deretter endrer rammen du leser også meldingen. Dette gjør at de har flere tilstander per bit enn vanlige datamaskiner og gir mulighet for mer datakomprimering. I noen virus, for eksempel, kan et polymerase-gen i seg selv også inneholde kroppsproteinene hvis det leses fra et annet utgangspunkt.
En organisme er gjenstand for et objektorientert program.
Et protein kodet av DNA kan betraktes som en funksjon ment for å oppnå noe.
En interaksjonsvei kan betraktes som en rekke funksjoner som mates inn i hverandre for å generere en klasse.
Promotorer, alternativ spleising, nuklease, etc. kan betraktes som om/eller/og funksjoner og variabel omskriving.
Du kan faktisk programmere ting direkte ved å bruke DNA som både blåkopi og byggemateriale som klokker drevet av gløding samt selvmonterende DNA-strukturer som bokser og kister.
RNA er også kodet av DNA, og RNA kan betraktes som en kompilert form for DNA som deretter er i stand til å utføre sine funksjoner ved å generere protein og RNA er også i stand til å danne selvkatalyserende kretsløp gjennom en mekanisme som kalles ribozymaktivitet.
Selve kompilatoren ville da være RNA-polymerase, mens ribosomer fungerer som periferiutstyr for å skrive ut de fysiske versjonene av funksjoner. Proteiner i seg selv vil da også fungere som input output.
Når kunnskapen når en prediktiv forståelse av forholdet mellom genom-sekvens og organismefenotype, vil det faktisk være mulig for fremtidige ingeniører å designe og produsere syntetiske organismer. Størrelsen og spekteret av naturlige genomer, fra noen få millioner basepar for bakterier til over 100 milliarder basepar for noen planter, antyder at det er nødvendig å evaluere de praktiske grensene for å designe genomer med lignende grad av kompleksitet. Kompleksiteten til naturlige genomer kan sammenlignes med tekniske benchmarks for avanserte programvarepakker. Kompleksiteten er faktisk på samme skala som genomet til komplekse naturlige organismer.
Nå over til noe lettere, nemlig det at vi stadig oppdager eksempler på organismer som ser ut til å være i stand til å redigere sin egen genetiske kode. Blekkspruter omprogrammerer arvestoffet sitt for å tilpasse seg kaldere vann. Når temperaturen synker, omkoder blekkspruter RNA sitt på tusenvis av steder for å endre proteinene laget i nervecellene. deres. Tidligere forskning har slått fast at flere arter av blekksprut har en enestående evne til å redigere RNA. Disse "budbringer"-molekylene bærer en kopi av genetiske instruksjoner fra DNA til deler av cellen der proteiner lages. Men det var uklart hvorfor dyrene gjør dette eller hvilke effekter det har. Joshua Rosenthal og kolleger ved Marine Biological Laboratory i Woods Hole, Massachusetts, har testet hvordan topunktsblekkspruter i California (Octopus bimaculoides) reagerte på endringer i vanntemperaturen i tanker. De endret gradvis temperaturen til rundt 13 °C (55 °F) for en gruppe og 22 °C (72 °F) for en annen gruppe. Blekksprutene i den kaldere tanken gjorde mer enn 13 000 redigeringer av RNA-en deres som førte til endringer i de resulterende proteinene. To av proteinene som ble betydelig endret som respons på temperatur var kinesin-1 og synaptotagmin.
"Det er fristende å tro at de gjør dette for å akklimatisere seg til et endret miljø, og det er her vi viser at de kan gjøre det, i det minste til én miljøbetingelse, som er temperatur," sier Rosenthal. Det som er interessant med blekksprut er at de omkoder proteiner i en størrelsesorden som er mye høyere enn noen annen art eller noen annen familie av dyr som man kjenner.
Mange høyerestående dyr, inkludert mennesker, har enzymer som kan bytte bokstaver i RNA for å endre disse instruksjonene. For flertallet av dyrene skjer imidlertid de fleste redigeringer i ikke-kodende RNA - det vil si RNA som ikke er oversatt til et protein. Disse redigeringene kan fortsatt være nyttige på andre måter; for eksempel kan de påvirke hvordan celler i immunsystemet vårt utvikler seg eller aktiveres.
Det finner ulike typer RNA. Den mest kjente er mRNA (messenger RNA) som fungerer som et mellomledd mellom gener og alle egenskapene til individet. Når proteiner skal lages i cellen blir genet først oversatt fra DNA til mRNA. Dette kan gi føre til nye former for proteiner og å skape mer mangfoldige proteiner.
En annen type RNA kalles mikroRNA. Dette er molekylene som er ansvarlige for å lage nye og spesialiserte celler, og da spesielt nerveceller. Intelligens har utviklet seg kun to ganger gjennom evolusjonen. Begge gangene ser det ut til å være drevet av mikroRNA. Blekkspruter representerer altså en intelligens uavhengig av den som senere ble utviklet hos virveldyr. Blekkspruter er mer intelligent enn de fleste fugler. Dette fordi de har store mengder mikroRNA i hjernen.
Til slutt litt om grunnleggende språklige forskjeller. Dataprogrammer er formelle språk med klart definerte strukturer som ikke tillater avvik. DNA er derimot rotete. Det er store deler av et gitt genom som ikke har noen åpenbar hensikt, og det akkumulerer mutasjoner i en langt høyere hastighet enn 'konserverte' gener. Dataprogrammer har kontrollstrukturer (forgrening og looping) som DNA mangler (med mindre du ønsker å telle promotorer, stoppe kodoner og rekombinasjon som former for utførelseskontroll – men det er å strekke definisjonene).
DNA og RNA er i stand til selvmontering på grunn av en kjemisk egenskap kalt komplementaritet. Denne enkle egenskapen til visse aminosyrer driver nesten alt av DNA-"maskineriet", inkludert alt fra transkripsjon til kopiering. Hvis du gjorde slike tilfeldige endringer i kodesegmentet til et program, vil du derimot ende opp med en ikke-kjørbar modul.
コメント