Выход на ДНК-биокомпьютинг.

Языковый плюрализм генетического аппарата и моделирование знаковых волновых процессов в хромосомах.
Напомним, что хромосомный аппарат, как система записывающая, сохраняющая, изменяющая и транслирующая генетическую информацию, может рассматриваться одновременно на уровне Вещества и на уровне достаточно хорошо изученных Физических Полей, которыми, как носителями генетической и общерегуляторной информации, оперирует континуум молекул ДНК, РНК и белков. Здесь реализуются, как показали наши исследования, неизвестные ранее виды памяти (солитонная, голографическая, поляризационная), и при этом молекулы ДНК могут работать как биолазеры и как среда записи лазерного сигнала [21, 29]. Кроме того, мы обнаружили, что ДНК способна излучать индуцированное лазером широкополосное электромагнитное радиоволновое поле (см. выше). Рассматриваемый с таких позиций генетический код будет существенно иным по сравнению с «канонической», но неточной моделью. Прежняя модель генетического кода может объяснить только механизмы биосинтеза белков живых организмов. Поэтому она является системой трактовок лишь начальных звеньев в сложной иерархической цепочке вещественных и волновых голографических, семиотико-семантических, в общем случае образных, кодирующих и декодирующих функций хромосом. Молекулы ДНК, как гено-знаковый континуум любой биосистемы, способен к формированию прообразов биоструктур и организма в целом как реестр динамичных, сменяющих друг друга «волновых копий» или «матриц», изоморфных архитектонике организмов. Этот континуум является разметочным, калибровочным полем для построения биосистемы. В этом плане механизм быстрого и точного взаимоузнавания однотяжных ДНК, тот механизм, которым воспользовался Адлеман для решения «задачи коммивояжера» — лишь один из способов самоорганизации биосистем. Взаимоузнавание, в частности, происходит потому, что в молекулах ДНК зарождаются особые сверхустойчивые акустико-электромагнитные волны, солитоны, некоторые разновидности которых можно трактовать в рамках открытого в 1949г. явления возврата Ферми-Паста-Улама (ФПУ). Такие солитоны ДНК обладают памятью, свойственной явлению ФПУ-возврата. Она выражается в том, что нелинейные системы способны помнить начальные моды возбуждений и периодически к ним «возвращаться». Напомним, что жидкие кристаллы ДНК в составе хромосом – это типичная нелинейная система. Другой тип памяти ДНК-континуума в организме – квазиголографическая, она же и фрактальная, поскольку любая голограмма есть фрактал. Такая память – одно из проявлений нелокальности генома (см. выше), и она связана с фундаментальным свойством биосистем — восстанавливать целое из своей части. Это свойство хорошо известно (черенкование растений, регенерация хвоста у ящериц, регенерация целого организма из яйцеклетки). Наиболее развитая форма такой памяти – голографическая (ассоциативная) память коры головного мозга, то есть нейронов. Все эти результаты приводятся здесь только потому, что бесперспективно рассуждать о ДНК-компьютере, даже решив с помощью молекул ДНК «задачу коммивояжера», если не учитывать новую логику в понимании волновых знаковых, кодирующих биофункций ДНК. Уединенные волны (солитоны) ДНК, пробегающие по ее длине, могут выступать в качестве «субъектов чтения» знаковых структур генома. Такую роль выполняют волны крутильных колебаний нуклеотидов в однотяжных участках ДНК, а также в РНК [11]. Знаковая колебательная динамика таких кручений нуклеотидов является, вероятно, одной из многих нелинейно-динамических семиотических образований генома. Что касается термина «тексты ДНК», который был взят взаймы у лингвистов для метафорического употребления, то оказывается эта текстовая структура ДНК действительно сродни человеческой речи. Наши математико-лингвистические исследования [1, 5, 7] показали, что такой ключевой параметр, как фрактальность, един для ДНК и человеческой речи. Это видно при сравнении Рис. 1а, на котором дана матрица плотности хаотически игрового представления некоторой проекции текста на английском языке, и Рис. 1б, на котором приведена аналогичная матрица нуклеотидной последовательности, кодирующей первичную структуру белка казеина. Такие наблюдения коррелируют с ранними работами в этой области (см., напр., работы Н.Хомского по универсальным грамматикам или монографию. М.М.Маковского «Лингвистическая генетика» (1992г.)). Используя эти теоретические разработки и собственные данные по физикохимии ДНК, нам удалось экспериментально доказать возможность свертки генетической информации в форме солитонных волновых пакетов, описываемых физико-математическим формализмом явления возврата Ферми-Паста-Улама (ФПУ).