Биокомпьютерные функции ДНК

Итак, Алгоритм решения Гамильтониановского пути по Адлеману таков:
1. Случайные пути представляются графом.
2. Сохраняются только те пути, которые начинаются (в случае городов A,B,C,D,E,F,G) со старта в городе A и заканчиваются в городе G.
3. Если город имеет n городов, сохраняются только пути в n городов (n=7).
4. Сохраняются только те пути, которые проходят все города однажды.
5. Любые оставшиеся пути являются решениями. Молекулярно-биологические этапы получения решения сводятся к следующим операциям:
а) Синтез однотяжных ДНК.
б) Разделение их по длине с вычленением 20-базовых ДНК.
в) Смешивание их в пробирках.
г) Выделение нитей ДНК с известными последовательностями.
д) Выделение реассоциацией комплементарных двутяжных ДНК.
е) PCR-амплификация (размножение) ДНК.
ж) Разрезание ДНК рестриктазами.
з) Лигирование ДНК, комплементарных по «липким» концам.
и) определение присутствия или отсутствия меченых ДНК в тестовых пробирках.
Какова эффективность работы такой системы «вычислений? В то время как существующие цифровые компьютеры производят 109 операций на Джоуль, «ДНК-компьютер» может делать 2•1019 операций на Джоуль, то есть в 1010 более эффективно. Плотность информации в ДНК — 1 бит/nm3, а в существующих компьютерах 1012 nm3 содержат 1 бит»[50]. И все-таки, является ли такая работа ДНК в рамках такой методологии работой компъютера? Нет. В этом варианте, в контролируемых условиях, спонтанно, в параллельных режимах нарабатывается огромное количество «ДНК-путей». В том числе и правильных (оптимальных). Далее начинается собственно компьютинг, но он осуществляется людьми. Осмысленное выделение фракций ДНК – это и есть процесс получения решения задачи коммивояжера. В роли компьютера здесь выступает человек, его ментальное участие есть условие получение ответа. Но это не участие в программировании ДНК, что сближало бы такую работу с известным цифровым компьютингом. ДНК уже сама по себе «запрограммирована» на комплементарность в ходе эволюции живых систем. Однонитевые ДНК изначально способны к взаимоузнаваниям. Принципиально, что комплементарность Аденин-Тимин, Гуанин-Цитозин только на последних этапах обеспечивается близко действующими водородными связями между азотистыми основаниями. Предварительные прицельные «наводки» как между однонитевыми ДНК, так и между тРНК-мРНК антигеном-антителом и т.д. осуществляются на уровне дальних волновых взаимодействий («узнаваний»). Эту способность ДНК можно назвать элементарной потенцией к распознанию образов, а следовательно, компьютингу. Но это явление другого рода, а именно, ДНК-волновой компьютинг. Принципиальное отличие ДНК-волнового компьютинга от электронно-цифрового в том, что он оперирует образами и квази-речевыми построениями [1, 30]. Такой биокомпьютер работает не с цифрами, как эквивалентами богатства (такого, например, как валюта), а с самим богатством. Как упоминалось, «задачи коммивояжера» успешно и спонтанно, без ментального участия человека, решаются в таких актах самосборки in vitro — in vivo как биогенез рибосом, вирусов, мембран, полисубъединичных белков, а также в процессах самоорганизации хромосомного аппарата после митоза и мейоза. Кроме того, эти механизмы используются живой клеткой при нахождении путей сближения в реакциях антиген-антитело, тРНК-мРНК, белок-рецептор и т.д. В этих актах достигается быстрый перебор и нахождение оптимальных волновых векторов самоорганизации биосистем, высшим проявлением которой служит биоморфогенез.
Параллелизм и амплификация рестриктных фрагментов ДНК с размножением множества «решений» в модели «компьютинга» Адлемана можно также рассматривать как образец искусственной нелокальности создаваемых в пространстве реакционных пробирок «ДНК-смысловых» ареалов, поскольку отсутствует пространственная и временная привязка точного «решения» задачи коммивояжера. Локальность здесь возникает только после принятия истинного решения в локальной голове человека после отбора им определенных фракций «ДНК-победителей». Правильное и эффективное использование ДНК, как основного информационного элемента потенциального биокомпьютера, немыслимо без понимания новых функций генетических молекул в биосистемах. Казалось бы, относительно роли ДНК все ясно – давно открыт генетический код, имеется с полдюжины нобелевских лауреатов. Вроде бы, налицо и успехи в генной инженерии. Однако в последние годы выяснилось, что все далеко не так безоблачно. Фактически сейчас генетика и эмбриология вышли на новый уровень, когда полученных знаний о ДНК, как носителя известного триплетного кода белков, оказывается недостаточно. Как и десятилетия назад мы не знаем главного — каким образом записана информация о строении нашего тела в хромосомах, как она считывается. Общепринятая модель генетического кода — лишь слабое приближение к пониманию программ создания организма. Уже то, что такая модель предполагает большую часть ДНК в хромосомах «мусорной», не выполняющими никакой роли, ставит под сомнение ее правильность. Именно эта «не кодирующая» часть хромосомного материала требует иного мышления, особенно в попытках создать ДНК-компьютер, не говоря уже о нашем желании понять феномен возникновения Жизни.