Tableta extraterestră misterioasă

Sistemul informațional uimitor și multi-stratificat al ADN-ului

de Dominic Statham
tradus de Cristian Monea (Centrul De Studii Facerea Lumii)

Potrivit lui Bill Gates, unul dintre fondatorii Microsoft, „ADN-ul este ca un program de calculator, dar mult, mult mai avansat decât orice software creat vreodată.”¹ Aici, Gates se referă la „genom”—setul de instrucțiuni codificate în ADN-ul care este folosit pentru a controla dezvoltarea embrionară (pentru a direcționa creșterea unui copil dintr-un ovul fertilizat) și funcționarea de zi cu zi a celulelor biologice.

În încercarea de a ajuta cititorul să obțină doar o perspectivă mică asupra complexității ADN-ului, voi spune o poveste imaginară despre descoperirea unei tablete electronice într-o navă spațială extraterestră părăsită.² Pe aceasta se afla o bibliotecă întreagă de documente și cărți.

Descoperirea a generat mare entuziasm și cei mai buni lingviști din lume au cooperat în încercarea de a descifra simbolurile ciudate din cărți. Un document conținea diagrame ale structurii navei și ale camerei motoarelor, cu multe dintre părți etichetate. Acest lucru a oferit indiciile vitale necesare pentru a începe să înțelegem limba extraterestră.

Cu cât cărțile erau studiate mai mult, cu atât lingviștii erau mai uimiți. Într-o întâlnire de revizuire, un profesor a spus că propozițiile trebuiau citite de la dreapta la stânga, ca în ebraică. Un altul nu a fost de acord și a spus că ar trebui citite de la stânga la dreapta ca în engleză. Studiile suplimentare au indicat că amândoi au avut dreptate. Cineva din echipă studiase ceea ce părea a fi un manual de instrucțiuni pentru întreținerea sistemului de propulsie al navei. El a descoperit că, de obicei, același set de caractere (sau simboluri) trebuia citit de la stânga la dreapta pentru a obține o instrucțiune și apoi de la dreapta la stânga pentru a obține o altă instrucțiune. Adică, fiecare șir de caractere părea să aibă două semnificații.

Câteva săptămâni mai târziu, un alt profesor, un expert în criptologie, a intrat în grabă în camera personalului, cu fața roșie de emoție. A descoperit că unele părți ale aceluiași manual de instrucțiuni pot fi citite folosind limbi diferite. Mai târziu i-a explicat unui reporter că era ca și cum ai avea o carte pe care ai început să o citești în engleză pentru a afla prima jumătate a poveștii, apoi ai reînceput de la prima pagină și ai citit aceleași cuvinte în franceză pentru a afla a doua jumătate a poveștii.

În plus, într-una dintre limbi toate cuvintele aveau doar trei litere. Dar, prin faptul că începeau cu litere diferite, s-au obținut propoziții complet diferite, cu semnificații diferite. Într-o secțiune, textul de bază a fost următorul:³

Prin formarea cuvintelor din trei litere începând cu poziția 1 (diagrama de mai sus), mesajul propoziției s-a dovedit a fi o specificație pentru un amestec de combustibil. Prin formarea cuvintelor care încep de la poziția 2, a fost o instrucțiune pentru a trata o vibrație potențial dăunătoare a motorului. Prin formarea cuvintelor care încep de la poziția 3, a fost emis un avertisment împotriva pornirii prea rapide a motoarelor înainte ca acestea să fi atins temperatura optimă de funcționare. Citirea aceluiași set de caractere înapoi a furnizat informațiile necesare pentru a reporni calculatorul motorului.

După cum a remarcat directorul de proiect, a existat un nivel uimitor de „compresie a datelor”, în care o mulțime de informații au fost împachetate într-un șir scurt de caractere. Un set de caractere părea să conțină până la 12 instrucțiuni diferite, în funcție de modul în era citit.

Șase luni mai târziu, a avut loc o altă descoperire remarcabilă. Având nevoie de un loc liniștit unde să lucreze, unul dintre cercetători a dus tableta în ceea ce părea a fi bucătăria navei spațiale. Când a deschis un document, a observat că unele dintre caractere a fost „șterse”, nemaifiind vizibile:

Citind doar caracterele negre, ea a găsit o rețetă pentru un articol dintr-un meniu de prânz. Documentul părea să fie „dependent de context”, ceea ce înseamnă că s-a modificat pentru a furniza informațiile necesare îndeplinirii unor sarcini specifice într-un anumit loc. Acest fapt a fost confirmat când cercetătorul a dus tableta în ceea ce părea a fi un birou de navigație. Imediat, textul s-a schimbat, astfel încât diferite caractere au devenit gri. Textul lizibil rezultat a fost descoperit ulterior ca fiind parte a unei proceduri de definire a unui traseu printr-un sistem solar îndepărtat.

Sistemele informaționale în celulele biologice

Povestea noastră poate părea fantastică pentru cititor, dar există paralele cu lumea reală, iar genomul uman este chiar așa.⁴ ADN-ul poate fi citit înainte și înapoi, și se pot suprapune adesea instrucțiuni diferite, chiar și în sens invers. Ca și în limbajul străin, în multe locuri din genom se formează diferite „propoziții” începând cu litere diferite. Mai mult decât atât, la fel cum textul afișat pe tableta extratereștrilor se modifica automat în funcție de încăperea în care se afla, așa și genele (instrucțiunile ADN) sunt pornite sau oprite automat, determinând ca plantele și animalele să se schimbe sau să funcționeze în moduri diferite, permițându-le adaptarea la medii diferite.

Mai mult decât atât, genele umane sunt compuse din seturi de „litere” de ADN împărțite în secțiuni cunoscute sub denumirea de „introni” și „exoni”. După ce ADN-ul este copiat, intronii trebuie îndepărtați și exonii rămași se combină (vedeți fig. 1). Diferiți exoni sunt combinați în moduri diferite pentru a produce multe instrucțiuni diferite. Acestea, la rândul lor, sunt folosite pentru a produce diferite proteine în momente diferite, iar proteinele rezultate variază de la un tip de celulă la altul. De fapt, genomul uman are un sistem uriaș de „matisare” care „taie și lipește” ADN-ul, schimbând exonii într-un mod foarte complex.⁵ Un singur exon ar putea fi inclus în multe gene diferite, dintre care unele codifică (specifică forma) proteinelor care se aseamănă puțin. La muștele de fructe (Drosophila) aceeași „genă” poate fi folosită pentru a specifica mii de proteine diferite.⁶

De asemenea, același set de litere poate avea semnificații diferite, în funcție de „limba” folosită pentru a-l citi. O secțiune de ADN poate codifica simultan (adică să ofere instrucțiuni pentru) forma unei proteine, un loc de îmbinare intron-exon (fig. 1) și un loc de legare a histonelor (vedeți fig. 2). Toate acestea necesită nano-mașini biologice diferite pentru a „citi” și a acționa pe baza informațiilor.

Analogia noastră cu limbajul extraterestru este doar o reflectare vagă a complexității uimitoare a limbajului ADN-ului, iar sistemul de informații din celule este de fapt mult mai sofisticat decât acesta. De exemplu, ADN-ul nu este singura moleculă care transportă informații în celulă. Alte molecule, cum ar fi zaharurile cu lanț lung,⁷ sunt folosite pentru a modifica proteinele. Modelele membranelor celulare și chiar câmpurile electrice generate de moleculele membranei poartă, de asemenea, informații importante. Toate acestea controlează modul în care cresc embrionii și modul în care funcționează corpul adult.

Evoluționiștii nu au reușit niciodată să indice procese naturale care măcar să pară capabile să producă un sistem informațional cu acest nivel de complexitate. Mai degrabă, pur și simplu cred că astfel de procese există. În special, pentru darwiniști este foarte dificil să explice secvențele ADN care funcționează în multe moduri diferite. Chiar dacă o mutație aleatoare a condus la o îmbunătățire a secvenței atunci când a fost citită într-un fel, ea ar degrada informațiile, aproape fără excepție, atunci când secvența a fost citită în alte moduri.

Privind frumusețea și complexitatea lumii biologice, cu siguranță ar trebui să facem referire la cuvintele regelui David către Dumnezeu din Psalmul 138:14, „Te voi lăuda, că sunt o făptură așa de minunată”.