Genom jako biologiczny mikroprocesor
Nowo odkryty kod geometryczny działa na zupełnie innych zasadach niż tradycyjny zapis genetyczny. Zamiast liniowej sekwencji zasad, DNA tworzy nanoskalowe struktury przypominające fizyczne węzły pamięci. Te przestrzenne konfiguracje stabilizują aktywność genów i przechowują informacje w sposób przypominający biologiczny komputer.
Zamiast z góry ustalonego scenariusza opartego na stałych zestawach instrukcji genetycznych, my, ludzie, jesteśmy żywymi, oddychającymi systemami obliczeniowymi, które ewoluują w złożoności i mocy przez miliony lat – tłumaczy Vadim Backman z McCormick School of Engineering
Czytaj też: Pszenica, która rodzi potrójnie. Rolnicy będą wniebowzięci
Te geometryczne wzorce nie powstały przypadkowo. Ewolucja przez miliony lat optymalizowała kształt genomu, aby zwiększyć efektywność przechowywania i dostępu do informacji. Można to porównać do przejścia od prostego nośnika danych do zaawansowanego procesora – nie tylko przechowujemy dane, ale także je przetwarzamy. Dokonane odkrycie może pomóc wyjaśnić jedną z większych zagadek biologii ewolucyjnej. Podczas eksplozji kambryjskiej około 540 milionów lat temu życie na Ziemi gwałtownie się skomplikowało. Powstały organizmy o zróżnicowanych typach komórek i tkanek. Jak to możliwe przy stosunkowo powolnych zmianach genetycznych? Odpowiedź może kryć się w kodzie geometrycznym. Krótko mówiąc: organizmy nie musiały tworzyć nowych genów, tylko nauczyć się wykorzystywać istniejące w inny sposób.
Biologia spotyka informatykę
Badacze zaobserwowali ciekawą zbieżność: zasady rządzące kodem geometrycznym przypominają rozwiązania znane z informatyki i sztucznej inteligencji. To nie przypadek: ewolucja przez miliardy lat wypracowała podobne mechanizmy do tych, które my dopiero teraz odkrywamy w technologii.
Podczas gdy kod genetyczny jest bardzo podobny do słów w słowniku, nowo odkryty kod geometryczny zamienia słowa w żywy język, którym mówią wszystkie nasze komórki – dodaje Luay Almassalha, współautor badania
Każda komórka naszego ciała dysponuje identycznym zestawem genów, mimo to komórki skóry fundamentalnie różnią się od neuronów czy komórek wątroby. Gdzie zatem zapisana jest informacja o ich specjalizacji? Właśnie w geometrycznym kodzie, który pozwala komórkom zachować tożsamość nawet podczas wielokrotnych podziałów.
Szanse dla medycyny i badań nad procesami starzenia
Odkrycie ma praktyczne konsekwencje, szczególnie w kontekście chorób związanych z wiekiem. Naukowcy zauważyli, że wraz ze starzeniem się komórek ich geometryczny język traci precyzję. Te zaburzenia mogą prowadzić do nowotworów, chorób neurodegeneracyjnych i innych schorzeń charakterystycznych dla późnego wieku. Tradycyjne podejścia do terapii przeciwstarzeniowych często próbują przywrócić komórki do stanu wyjściowego. Kod geometryczny sugeruje alternatywną ścieżkę.
Rewitalizacja komórek przypomina przywracanie przejrzystości ulubionej książki – przywracanie historii, które nasze komórki już potrafią opowiadać – podsumowuje Backman
Zamiast kasować pamięć komórkową, możemy nauczyć się ją naprawiać. To różnica pomiędzy formatowaniem dysku a naprawą uszkodzonych sektorów – zachowujemy cenne informacje, jednocześnie przywracając sprawność systemu. Badanie opublikowane w Advanced Science wykorzystało zaawansowane techniki obrazowania i modelowania komputerowego opracowane na Northwestern University. Przez 70 lat koncentrowaliśmy się na odczytywaniu jednego języka DNA. Teraz otwiera się przed nami perspektywa zrozumienia drugiego, równie ważnego kodu.
Czytaj też: Geoinżynieria znacznie trudniejsza, niż zakładano. Nici ze schłodzenia Ziemi?
Sukces może znacząco wpłynąć nie tylko na medycynę, ale na całe nasze rozumienie życia. Jeśli genom rzeczywiście funkcjonuje jak biologiczny komputer, możemy nauczyć się go programować – nie tylko poprzez modyfikację sekwencji genów, ale także ich fizycznej architektury. Nauka często rozwija się poprzez odkrywanie kolejnych warstw złożoności. Najpierw zrozumieliśmy sekwencję DNA, potem epigenetykę, a teraz geometryczny kod. Każda kolejna warstwa pokazuje, że życie jest bardziej skomplikowane niż sądziliśmy, ale też bardziej genialne w swojej prostocie. Być może właśnie uczymy się czytać kolejny rozdział instrukcji obsługi życia.