В нас е открит нов език, който не е записан в буквите на ДНК, а е издълбан в самата му форма.
Десетилетия наред учените вярват, че същността на живота е записана единствено в четири химични основи: A, C, T и G. Заедно те съставляват генетичния код, биологичния „текст“, който определя кои сме ние. Но ново проучване от Северозападния университет предполага, че има и нещо повече – втори език, изграден върху геометрията, а не върху химията.
Водено от инженера по биомедицина Вадим Бакман, проучването разкрива, че триизмерната физическа структура на ДНК съдържа „геометричен код“ – система, която позволява на клетките да изчисляват, запомнят и да се адаптират.
„Вместо предварително определен сценарий, базиран на фиксирани генетични инструкции, ние, хората, сме живи, дишащи изчислителни системи, които се развиват в сложност и мощност от милиони години“, казва Бакман.
Бакман, професор в Инженерния факултет „МакКормик“ на Северозападния университет, описва това откритие като разкриване на „плана“, който позволява на геномите да се държат като живи микропроцесори.
Неговият екип, включващ Игал Шлейфер, Луай Алмасала и Кайл МакКуари, декодира как формата на ДНК, а не само нейната последователност, влияе върху поведението на гените.
Геометрията определя паметта
Във всяка клетка ДНК се сгъва в наномащабни „домейни на подредба“, които създават физически възли на паметта — единици, способни да съхраняват и стабилизират генетичната активност.
„Ние се учим да четем и пишем езика на клетъчните спомени“, казва Шлейфер. „Тези „възли на паметта“ са живи физически обекти, наподобяващи микропроцесори.“
Тези структури не са случайни. В продължение на милиони години природата изглежда е оптимизирала формата на генома, за да го направи по-ефективен при съхранението и достъпа до информация.
Тази геометрична архитектура може дори да обясни как сложните организми са еволюирали толкова бързо – не чрез създаването на нови гени, а чрез пренареждане на начините, по които се използват съществуващите.
Бакман вярва, че този геометричен език може да бъде мостът между биологията и изчислителната техника. „Поглеждайки назад във времето“, казва той, „животът е прогресирал бързо от едноклетъчни организми до тела с мозъци. И когато погледнем отблизо, правилата на изкуствения интелект отразяват изчислителните правила, които стоят в основата на геометрията на генома.“
Историите, които само клетките могат да разкажат
Откритието променя начина, по който учените мислят за еволюцията и болестите. С остаряването на клетките техният геометричен „език“ може да изгуби точността си, което води до състояния като рак или невродегенерация.
„Вместо пъзел от генетични думи, геометричният код позволява на клетките да изграждат сложни тъкани, като мозък или кожа“, казва Алмасала. „Но с възрастта този език губи своята точност.“
Разбирането на този скрит код може да отвори нови пътища за възстановяване или пренаписване на клетъчните спомени.
„Следващата стъпка е да научим напълно инженерните принципи на геометричния код, за да можем да възстановим нарушените клетъчни спомени или да създадем изцяло нови“, казва Бакман.
Изследването, озаглавено „Геометрично кодирано позициониране на интрони, междугенни сегменти и екзони в човешкия геном“, е публикувано на 27 октомври в списанието Advanced Science.
Източник: InterestingEngineering
