ДНК как информационная система

Прежде чем говорить о "чтении" ДНК, давайте разберемся, почему мы вообще называем её кодом. Банальное сравнение нуклеотидов с битами компьютерной памяти – чушь собачья. В отличие от искусственных языков программирования с их чёткой логикой и структурой, генетический код – это органичная каша, сформированная миллиардами лет методом проб и ошибок. Да, в ДНК используются всего четыре "буквы" (нуклеотиды A, T, G, C), комбинации которых кодируют двадцать аминокислот. Но сказать, что генетический код похож на двоичный, все равно что сравнить "Войну и мир" с телефонным справочником только потому, что оба используют буквы алфавита. Генетический код обладает поразительными свойствами, которых нет у человеческих языков программирования. Он одновременно избыточен и сверхкомпактен. Он устойчив к ошибкам и при этом способен к целенаправленным мутациям. Даже неиспользуемые участки ДНК (так называемая "мусорная ДНК") могут внезапно обрести функцию в нужный момент.

Кто же непосредственно "читает" этот код? На базовом уровне этим занимаются ферменты — молекулярные машины, в первую очередь РНК-полимераза. Этот белковый комплекс раскручивает двойную спираль ДНК, словно молния на куртке, и считывает последовательность нуклеотидов, создавая на их основе молекулы РНК. Дальше эстафету принимают рибосомы — клеточные органеллы, которые интерпретируют информационную РНК и синтезируют белки, соединяя аминокислоты в нужном порядке. Эта система напоминает конвейер на заводе, где чертеж (ДНК) сначала копируется на рабочий лист (РНК), а затем по этим инструкциям собирается готовое изделие (белок). Но назвать рибосому "интерпретатором" кода — всё равно что считать принтер "читателем" текстового файла. Это лишь механический исполнитель, действующий по заранее заданным правилам. Где же тогда настоящий "читатель", который понимает смысл кода?

В компьютерном мире программист создает код, понимая, что именно он делает. А в биологии? Кто понимает, что закодировано в ДНК? Точно не сами молекулы и ферменты — они просто следуют физическим законам, как шестеренки в часах. Они "считывают" ДНК так же, как ветер "читает" рельеф местности, бездумно следуя пути наименьшего сопротивления. Эпигенетическая регуляция - "редакторы" генетического текста .Если РНК-полимеразы и рибосомы — это исполнители генетического кода, то эпигенетические механизмы выступают в роли редакторов и цензоров. Они решают, какие гены будут "прочитаны", а какие останутся "закрытой книгой". Представьте себе библиотеку, где некоторые книги запечатаны, другие лежат открытыми на столах, а третьи вообще спрятаны в дальних шкафах. Именно так работает метилирование ДНК и модификация гистонов — они маркируют различные участки генома, делая их доступными или недоступными для "чтения".

Вот где скрывается настоящая ирония: наш геном больше похож не на программный код, а на цензурированный текст, где большая часть информации скрыта под черными прямоугольниками редактуры. А разные типы клеток отличаются друг от друга именно тем, какие фрагменты текста остались для них доступными. В этом смысле эпигенетика — идеальное отражение современного информационного общества. Так же, как социальные сети и поисковые алгоритмы формируют нашу информационную "диету", эпигенетические механизмы определяют, какую часть генетического кода "увидит" клетка. И так же, как люди могут жить в совершенно разных информационных пузырях, потребляя одни и те же медиа, клетки одного организма могут кардинально отличаться, имея идентичную ДНК. Если копнуть еще глубже, то настоящим "читателем" генетического кода выступает эволюция — слепой, но невероятно эффективный алгоритм естественного отбора, работающий на протяжении миллиардов лет.

Эволюция не просто читает ДНК — она придает ей смысл. Цепочка нуклеотидов ATGCCGAAT сама по себе не значит ровным счетом ничего, пока естественный отбор не определит, дает ли она преимущество своему носителю. Только тогда последовательность обретает биологический смысл. Это как если бы программный код оценивался не программистом, а рынком — выживают и распространяются только те программы, которые лучше других решают задачи пользователей. Со временем код эволюционирует, становясь всё более эффективным, даже если ни один человек не понимает, как именно он работает. Но есть принципиальное отличие: эволюция не имеет цели. Она не стремится создать идеальный организм или оптимальный код. Она просто отбраковывает неудачные варианты и сохраняет те, что работают хотя бы минимально приемлемо. Это чистой воды брутфорс — перебор вариантов с обратной связью.

И тут мы приходим к парадоксу: самый мощный алгоритм на планете, создавший всё биологическое разнообразие от бактерий до людей, не обладает ни интеллектом, ни целью, ни пониманием. Он просто существует как неизбежное следствие законов физики и химии в системе самовоспроизводящихся молекул.

Источник: dzen.ru

Комментарии: