自然はリポジトリではなく、ワークショップです。DNAとプログラムコードの類似点と相違点についてもう一度

21世紀初頭の技術の進歩、特に人間のゲノムの解読とゲノム編集の原理の一般的な理解は、合成生物学とプログラミングの比較を非常に自然に引き起こし ます。実際、オントゲニーと 生化学は、内部ロジックに従い、段階的に実行され、コンテキストに依存し、外部干渉に応答するため、プログラムされたプロセスに多くの点で匹敵します( 編集済み)。4文字のDNAコードをバイナリマシンコードと比較するのは魅力的 です。



それにもかかわらず、この記事では、そのような類推は正確というよりも大胆であると想定し、DNAが本格的な遺伝子プログラミングの基盤と見なされる理由を検討しようとしますが、それ自体はプログラミング言語や言語自体からはかなりかけ離れています。



DNAはタンパク質合成のテンプレートであり、最終的には世代から世代へと遺伝物質を運ぶように設計されています。したがって、遺伝的コードは、キャリアが多数の肥沃な子孫を残すことを可能にする場合、実行可能であると見なすことができ、同時に、親世代の代表者よりも実行可能であることが判明します。このタスクは非常に広く定式化されているため、進化はすべての成功とともに「 豊かな」事業であり、その子孫に膨大なレガシーの基盤を負わせ、コメントアウトされ、容赦なく場違いのコードになります。



次に、合成生物学は、進化よりもはるかに明確に定義された目標を設定します。たとえば、CRISPRテクノロジーの適用の最も深刻な領域は抗がん剤の開発に関連し ていますが、がん細胞自体は 無差別な自然選択の成果です-選択はそれらをサポートします。なぜなら、それらは効率的かつ迅速に子孫を残し、影響を受けた組織の健康な細胞を模倣するからです。



DNAコードは自然言語に似てい ますプログラミング言語ではなく、冗長であるため、エラーがすぐに蓄積され、生物の発達のコンテキストに起因する複雑な依存関係でいっぱいになります。これらの依存関係の害や有用性は必ずしも明らかではありません。



遺伝性疾患であるシックルセル貧血の例は広く知られており、その結果、ヒトの赤血球は不規則になり、ドーナツというよりは三日月のように見えます。







想定されている不規則な赤血球はマラリアの進行を困難にし、マラリアプラスモディアにとって不便であるため、この病気の保因者は生殖年齢まで生きる機会が増え、心臓発作で死ぬだけです。生活条件や個人の年齢にもよりますが、「1つのコドンにバグと特徴の両方」があります。



このような遺伝子改変をinvivoで「テスト」する場合、自然な選択はタイミングと品質の要件によって制約されるのではなく、条件の下で開発され、その多くはDDDと比較できます。 ..。循環系との類似性を続けると、頭莢の青い血を被験者指向の解決策と呼ぶことができます。タコの血には鉄に似た金属として銅が含まれています。最新の研究によると、この進化的発見は、冷水および低酸素濃度での血液酸素化を最適化 ます。



ソフトウェアコードをテストする方法で実際のバイオテクノロジーの開発をinvivoでテストすることを想像すると、ここで外挿は明らかな矛盾と困難にぶつかります。これは特にBruceSchneierとLarisaRudenkoの記事で言及されてい ます

血液細胞が正常に再生 できるようにする遺伝子の発現を増加させようとしている生物工学者を想像してみてください 今日の基準では操作は非常に簡単ですが、最初の試行ではほぼ確実に成功しません。ソフトウェアコードの場合、そのようなコードによってもたらされるすべての損害は、それが実行されているプログラムのクラッシュです。生物学では、このような誤ったコードは、さまざまな白血病の可能性を大幅に高め、免疫系の重要な細胞を破壊する可能性があり ます。
また、著者は次の重要な観察を行います。

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同様に、たとえば地球や火星で機能する「クロスプラットフォーム」の遺伝子コードを想像することは非常に困難です。 DNAは、その重要な部分が非コーディングであり、明らかに重要な情報の冗長性がありますが、同時に、原則として、他の惑星で、または地球上の過激派にとって快適な条件でさえ、生化学的再調整には適していません。好奇心旺盛 な人々は、火星に近い条件で地球上で生き残ることができました



したがって、根本的に不利な条件への遺伝子コードの重要な適応は、生化学の周辺でのみ起こり、典型的な陸生生態系もほとんどの極限愛好家にとって破壊的です



スタニスラフ・レムの「Sum of Technology」でさえ、生物学的情報の最も重要な側面、つまり生物の発達の文脈による最も深刻な条件に触れたことは興味深いことです

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最後に、DNA分子を構成する4つのヌクレオチドだけが可能なものではないことが知られています。遺伝子コードの能力を高める合成ヌクレオチド、および 他の生物には存在しないアミノ酸を生成することができる合成細菌がすでに作成されています



したがって、DNAは、Habréですでに記述されているマシンコードに部分的に匹敵する可能性があり ますが、まず第一に、その冗長性、予測不可能性、およびオブジェクト指向性という点でソースコードとは異なります。したがって、Celloテクノロジーの現象は完全に論理的に見えます。 、ソースコードをDNAヌクレオチド配列に変換することができます。興味のある方は、GithubのCelloリポジトリに慣れることができ ます(Verilog言語を使用 )。



したがって、DNAとマシンコードの類似性はかなり恣意的ですが、ソースコードの類似性はこれまでのところ説得力がないようです。 DNAは、生物と環境とのコミュニケーションのための自然な言語に非常に似ています。しかし、DNAアルファベットの重要な秩序と拡張性は、それに基づく本格的なプログラミング言語の作成、そしておそらくコンパイラーの作成に非常に役立ちます。 JavaやPythonは英語に匹敵するか、DNAから構文を借用しているが、コドンのセマンティクスを部分的または完全に変更しているため、おそらくそのような言語はDNAに匹敵するでしょう。さらに、上記を考慮すると、本格的な生物学的プログラミング言語は、自己修復機能を備えている必要があり、おそらく、固有のものよりもエントロピーを低減する可能性がはるかに高いはず です。生物学的生活。地球の生物圏に実装された遺伝子コードは、情報のキャリアとして非常に興味深いものであり、おそらく、ある程度の改良と抽象化の増加により、低レベルのプログラミング言語と正確に競合できるようになります。



これに応えることは残っています。



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