Nové objevy o smyslu a původu "přebytečné DNK" mohou přinést velké překvapení

Anonym

Anonym

publikováno: 19.06.2009 kategorie: Věda & technologie

Tuhle otázku už si položilo mnoho vědců a nedobrali se k žádné kloudné odpovědi - až do převratného objevu prof. Sama Changa a jeho týmu.

Prof. Chang si uvědomil, že k pochopení zdroje a smyslu přebytečné DNK je v první řadě třeba vytvořit definici "přebytečného". Je "přebytečná DNK" opravdu přebytkem (bez účelu a významu), nebo obsahuje jakousi logickou informaci, která z jakéhosi důvodu není uplatňována zbytkem DNK?

Zmínil se o tomto problému svému známému, Dr. Lipschutzovi, mladému teoretickému fyzikovi, který pracuje na Wall Street jako specialista na deriváty cenných papírů. "To je jednoduché," mínil Lipschutz, "necháme to běžet přes programové vybavení, které používám k analýze obchodních dat. To hned ukáže jestli jsou ty vaše sekvence totální odpad, ´bílý šum´, nebo jestli v tom jsou nějaké údaje." Tento nový druh analytiků, kteří mají silnou oporu v matematice, fyzice a statistice, si získává na Wall Street stále více popularity. Prosévají gigabajty obchodních statistik a pokoušejí se najít užitečné souvztažnosti mezi rozličnými tržním ukazateli a individuálními fondy.

Lipschutzovi, který se tímto úkolem zabýval po večerech a o víkendech, se podařilo prokázat, že nekódované sekvence nejenže nejsou přebytečné, ale patrně obsahují užitečnou informaci. Analýzou masívní databáze Projektu lidského genomu, zahrnující tisíce datových souborů pořízených genetiky celého světa, propočítal Lipschutz pomocí Kolmogorovy entropie nekódované sekvence a výsledek porovnal s entropií sekvencí aktivních genů. Kolmogorova entropie, práce famózního ruského matematika před půl stoletím, byla úspěšně použita k určení kvantitativních úrovní náhody v rozličných posloupnostech, od taktu posloupnosti šumu v elektronkách až do posloupnost písmen, užitých v ruské poezii 19 století. Zkrátka a dobře, tento postup umožňuje výzkumníkům kvantitativní porovnání rozmanitých posloupností, což umožňuje zjistit, která z nich obsahuje více informací než jiná.

"K mému překvapení nebyl zjistitelný téměř žádný rozdíl posloupnosti mezi entropií kódované a nekódované DNK", pokračuje Lipschutz. "V obojím byl šum, ale vůbec nic přebytečného. Kdyby byla obchodní data uspořádána jako tahle, byl bych už v důchodu."

Po roční spolupráci s Lipschutzem nabyl Chang přesvědčení, že "přebytečná DNK" skrývá jakési informace. Jenže, jak pochopit význam údajů, které nejsou nikdy použity? S aktivními sekvencemi lze pozorovat buňku a zjistit, které proteiny vznikají použitím v nich obsažené informace. Toto ovšem nefunguje s informací, která "spí".

V takovém případě musí nahradit pokusy tvorba následně prověřitelných hypotéz; člověk se musí spolehnout na schopnost svého myšlení.

Napadlo ho, že jde o znaky, měly by tedy být otestovány v nějakých starých jazycích, možná sumerštině, egyptštině, hebrejštině, a tak dále. Prof. Sam Chang požádal o pomoc tři specialisty na tomto poli, avšak nikdo z nich nedospěl k nějakému řešení. Scházela jakákoliv kulturní vodítka, nebyly tu žádné odkazy na jiné, známé jazyky, zkrátka, tématika byla lingvistům příliš cizí.

"Ptal jsem se sám sebe: kdo ještě může dešifrovat skrytou zprávu?", pokračuje Chang. "Ovšemže, kryptografové! Nato jsem oslovil výzkumníky v Národní bezpečnostní agentuře. Trvalo několik měsíců než vůbec reagovali na moje výzvy. Ověřovali si mezitím moje pozadí? Možná, že jsou jako hodně zaneprázdněná zájmová skupina lobujících senátorů, kteří se snaží udržet a upevnit svou autoritu při kontrole exportu šifrovací technologie... Nakonec byl vyčleněn jakýsi mladší chlapík, aby reagoval na mé otázky. Vyslechl mne, vyžádal si mé otázky písemně a po několika dalších měsících spolupráci zamítl. Jeho zdvořilý vzkaz mínil: Jdi do pekla  s tvými bláznivými myšlenkami. My jsme agentura důležitá pro národní bezpečnost, frajere. Máme jiné věci na práci."

Řekl jsem si: Dobře, Same, pusť z hlavy vládní úředníky a zkus soukromý sektor. Proto jsem se tedy začal obracet na konzultanty počítačové bezpečnosti. Projevili opravdový zájem, a pár z nich dokonce začalo pracovat na mém projektu, jenže jejich nadšení bylo vždy jen koníčkem, u kterého vydrželi nanejvýš měsíc. Volal jsem jim až do doby, kdy mi jeden z těch chlápků řekl: "Já bych milerád pracoval na vašem projektu, kdybych měl více času. Jsem ale přetížen. Zástupci velkých bank a společností mne naléhavě žádají, abych zaplomboval díry v jejich sítích. Platí mi za to 500$ za hodinu. Mohu vám dát školskou slevu, můžete si dovolit zaplatit 350$ za hodinu?" Vymoci si 15 $ na hodinu za uplatnění doktorských snah se v akademických kruzích považuje za výhru, 350$ na hodinu, to zní jako z jiného světa...

Nakonec byl prof. Chang odkázán na služby Dr. Adnana Mussaeliana, talentovaného kryptografa, bydlícího v bývalé sovětské Arménii. Tento člověk, který se doma jen stěží uživil, byl ochoten spolupracovat za měsíční plat ve výši 15$ a příležitostné poplatky za konzultaci, což v Arménii znamená dosáhnout zámožnosti. Výzkumná dotace 10 000 dolarů byla darem Štěstěny a Adnan začal pracovat jako bobr.

Ihned potvrdil závěry svého předchůdce z Wall Streetu: Entropie udávala zřetelný tón téměř nezakryté informace, jejíž rozluštění se nejevilo jako obtížný problém, nešlo o žádný komplikovaný kryptografický systém. Adnan začal používat různých příbuzných analýz a standardních kryptografických postupů.

Po dvou měsících práce na projektu si povšiml, že všem nekódovaným blokům obvykle předchází jedna stejná, krátká sekvence DNK. Velmi podobná sekvence obvykle následovala za přebytečným kódem. Tyto segmenty, biologům známé jako sekvence ALU, jsou hustě rozmístěny po celém schematu lidského genomu. Kromě samotných nekódovaných "přebytečných" sekvencí jsou právě ALU ty nejčastější.

Vychovaný jako kryptograf a počítačový programátor, a bez jakékoliv znalosti mikrobiologie, přistoupil Andan ke genetickému kódu obdobně jako ke strojovému. Zacházení s 0, 1, 2, 3 tyřmi základnami genetického kódu) náhradou za nuly a jedničky dvojkového kódu bylo zpočátku trochu obtížné, ale strojový kód analyzoval a dešifroval po celý život. Pohyboval se tedy po důvěrně známém území. Povšiml si, že za nejčastějším a žádnou činnost nevyvolávajícím symbolem ALU následuje kus nevyužitého kódu. Co je to? V jakémsi hravém nápadu Andan vzal zdrojový kód jednoho takového kousku a nakrmil jím program, propočítávající statistiky symbolů a krátkých posloupností; nástroj často používaný k dekódování zpráv. Který symbol je použit nejčastěji? Ovšem, je to "/" (lomítko - "slash"), symbol užívaný před komentářem! V kódu Pascal je to { a } ! Samozřejmě, kód umístěný v programovacím jazyce "C" mezi dvě lomítka /*....*/ není nikdy prováděn, a nikdy také jako takový není míněn; nejde totiž o kód, ale ve většině případů o komentář ke kódu, vysvětlující jeho funkci!

Adnan se nedokázal ubránit pokušení a pokračoval ve hře s touto analogií. Začal statisticky porovnávat četnost výskytu komentářů v počítačových programech a genetickém kódu. Musí mezi nimi přece existovat nápadný rozdíl, který by se měl statisticky projevit. Nicméně, statisticky vzato, "přebytečná informace" v DNK se téměř nelišila od aktivní kódované sekvence. Aby se ujistil, zavedl Adnan program do analyzátoru: výsledek byl překvapující, statistika kódu a komentářů byla téměř totožná. Nahlédl do zdrojového kódu a brzy zjistil proč: mezi "slash" je jen málo komentářů, z největší části se tedy jedná o "C" kód, který se autor rozhodl vyjmout z provedení, což je mezi programátory běžná praxe.

Adnan, coby nábožensky založená osoba, začal přemýšlet o Boží ruce - ale analýza "špagety" kódu uvnitř sekvencí ho přesvědčila o tom, že ať tento útlý kód psal kdokoli, Bůh to nebyl. Zápis menší, aktivní malé části lidského genetického kódu, není nijak zvlášť dobře uspořádaný, ten programátor byl nejspíš lajdák. Vypadalo jako práce někoho od Billysoftu, ale v době, kdy byl lidský genetický kód napsán ještě na Zemi nebyl Billysoft...

Na Zemi? To bylo jako když uhodí blesk... Je genetický kód všeho pozemského života program, napsaný mimozemským programátorem, který pak zde byl nějakým způsobem vložen k provedení? Tato myšlenka byla šíleně děsivá, a Adnan jí vzdoroval po dlouhé dny. Pak se rozhodl pokračovat. Jestliže jsou nekódované sekvence součástí programu, rutiny, které autor úmyslně vyřadil aby přerušil jejich provádění, musí být způsob jak je opět nechat pracovat. Jediné, co je třeba udělat, je odstranit symboly vymezující tuto sekvenci jako "komentář". Jestliže programová porce uzavřená mezi symboly /*......*/ má význam rutiny, lze ji zkompilovat a provést!
Sledujíc tento směr vybral Adnan pouze ty nekódované posloupnosti, které měly přesně stejné rozložení četnosti symbolů jako aktivní gen. Tato procedura vyloučila komentáře v "marsštině" či "Q", nebo co to vlastně je. Vybral nějakých 200 nekódovaných sekvencí, které se nejvěrněji podobaly skutečné informaci, vyjmul /*, // a podobné nesmysly, a po několika dnech váhání vše poslal e-mailem svém americkému šéfovi. Požádal ho, aby našel cestu jak implantovat zaslané sekvence do E-Coli (baktérie) nebo jakéhokoliv hostitele a nechal je pracovat.

Chang neodpověděl dva týdny. "Už jsem myslel, že jsem byl propuštěn", přiznává Dr. Mussaelian. "S každým dnem mlčení jsem si stále více uvědomoval bláznivost této myšlenky. Chang jistě usoudil, že jsem schizofrenik a ukončil smlouvu. Pak Chang konečně odpověděl a, k mému překvapení, nevyhodil mne. Nekoupil sice mou mimozemskou teorii, ale souhlasil s pokusy, v nichž se budou zpracovávat udané sekvence ."

Biologové se celá léta bezúspěšně snažili najít smysl "přebytečných sekvencí", ale nedařilo se jim. Čas nic neukázal; někdy zůstalo přebytečné přebytečným. To ovšem nikoho nepřekvapilo. Nelze jen tak vyjmout libovolnou část strojového kódu a pokusit se o její kompilaci. Nejpravděpodobněji, to selže. V nejlepším případě se projeví jakési bizarní výsledky. Analyzujete-li však kód pečlivě a vylovíte z "komentářů" úplnou funkci, můžete ji nechat zpracovat. Díky Mussaelianově pečlivé statistické analýze začaly 4 z 200 sekvencí, které vybral, pracovat - vyrábět droboučká množství umělých sloučenin.

"S úzkostí jsem očekával Changovu reakci," vzpomíná Dr. Mussaelian. "Bude to víceméně normální protein, nebo něco neobyčejného?" Odpověď mnou otřásla: takto získaná substance byla známým původcem rozličných druhů leukémie u lidí a zvířat. Překvapilo, že i ostatní tři sekvence produkovaly rakovinotvorné chemikálie. To ovšem už nevyhlíželo jako náhoda. Když někdo probudí životaschopný podřimující gen, vyrábí rakovinotvorný protein! Výzkumníci začali pátrat v databázi Projektu lidského genomu po oněch čtyřech genech, izolovaných z "přebytečné DNK". Nakonec byly tři z nich nalezeny v katalogu aktivních, "nepřebytečných" genů. To ovšem nebylo hlavní překvapení: jestliže rakovinová tkáň tento protein vyrábí, musí zákonitě existovat gen, v němž je zakódován!

Největší překvapení přišlo později: V aktivní, nepřebytečné části kódu (výzkumníky nazvané "jhlg1" - junk human leukemia gen 1 - "přebytečný gen lidské leukémie 1") nepředchází záznam tohoto genu sekvence ALU, příslušný znak otevírající komentář, zde používáme symbol /*, schází. Nicméně, symbol označující ukončení komentáře */ na konci "JHLG1" už zase je. To objasňuje proč "JHLG1" nebyl zahrnut mezi "přebytečnou DNK", ale pracuje v normální, aktivní části genomu. Ten někdo, kdo psal základní lidský genetický kód, chtěl vyloučit část hlavního kódu od zbytku určeného k provedení pomocí /*... */, ale vynechal zde vypínací /* symbol. Jeho kompilátor (překladač - program převádějící zdrojový kód do výkonné verze - programu. pp.) zdá se nebyl příliš dobrý: dobrý kompilátor, dokonce i ten od pozemského Billysoftu, by s největší pravděpodobností program s chybějícími znaky odmítl zpracovat.

Prof. Sam Chang a jeho studenti začli pátrat po genech sdružených s rozličnými rakovinami, a téměř ve všech případech zjistili, že za příslušnou informací sice následuje sekvence ALU (symbol */ uzavírající komentář), ale vždy scházel symbol (protein zde pro příklad označovaný jako /*), který zahajuje komentář! Tím se ovšem z komentáře stává aktivní gen! "To také vysvětluje, proč nemoc má za následek poškození buněk a jejich smrt, kdežto rakovina vede k rozmnožování buněk a nádorům. Protože je vloženo jen několik fragmentů hlavního kódu, nevede to vůbec k souvislému růstu. Co získáme s rakovinou, je projevem pouze mála genů cizích k lidským. Jejich symbióza s některým genem cizopasné baktérie pak vede k nelogické tvorbě bizarních a podle všeho bezvýznamných ostrůvků žijících buňek. Tyto ostrůvky mají své vlastní žilky, tepny, a vlastní imunitní systém, který se energicky staví na odpor všem našim protirakovinovým lékům." (viz devitalizace rakovinových nádorů! pp.)

"Naše hypotéza je, že vyšší mimozemská životní forma se zabývala tvořením nového života a jeho umisťováním na rozličné planety. Země je jen jedna z nich. Možná, že nás podle toho programování naši tvůrci pěstují stejným způsobem jakým my pěstujeme baktérie v Petriho miskách. Nemůžeme znát jejich pohnutky - zdali to byl vědecký pokus, nebo cesta přípravy nové planety ke kolonizaci, možná jde o dlouhodobě odstupňovanou záležitost setby života ve vesmíru. Jestliže o tom uvažujeme v našich lidských termínech, mimozemští programátoři s největší pravděpodobností pracovali na jediném velkém kódu, složeném z několika projektů, které měly produkovat rozmanité životní formy na rozličných planetách. Proto zkoušeli rozličná řešení. Napsali ´velký kód´, spustili ho a neplnil jisté poslání, pozměnili ho nebo přidali nový kus, spustili to znovu, udělali další vylepšení, zkoušeli to znovu a znovu. Ovšem, dříve nebo později ´hořel plán´. Několik krajních lhůt už asi vypršelo. Vedení začalo požadovat něco, co bylo možné definitivně spustit. Programátorům bylo přikázáno zapomenout na všechny idealistické plány pro budoucnost a soustředit se na jediný projekt (Zemi), aby vyhověli naléhavému termínu. Velmi pravděpodobně ve spěchu programátoři drasticky omezili ´hlavní kód´ a dodali ´základní program´, určený pro Zemi. Avšak tehdy si (možná) nebyli úplně jisti, které funkce z hlavního kódu mohou potřebovat později a které ne, takže je nakonec ponechali všechny. Místo aby pročistili ´základní program´ vymazáním přebytečných řádků hlavního kódu, změnili tyto části na komentáře. V kvapu tu a tam opomenuli několik /* symbolů, a tak obdařili lidstvo nelogickým růstem množství buňek, které známe jako rakovina."

Jsou tři možnosti jak řešit tento problém. Buď smazat všechny symboly / a komentáře a očistit tak základní kód, nebo přidat všechny chybějící /*, uzavřít všechny komentáře a zabránit tak nelogickému směšování útržků základního kódu s hlavním kódem. Eventuelně, a to je třetí možnost, odstranit veškeré / symboly a nechat pracovat základní kód společně s hlavním jako kompletní program.

Naneštěstí, žádná z těchto voleb není v našich možnostech. Kdybychom byli schopni účelně vkládat geny do chromozómů žijících lidí, znamenal by náš převratný objev okamžitou léčbu pro všechny budoucí případy rakoviny; alespoň z programátorského hlediska. Teoreticky to můžeme udělat v laboratoři, ale nemáme žádné praktické prostředky, umožňující vsazení opravené DNK do živých osob. Tajemství "přebytečné DNK" a rakoviny se zdá být rozluštěno, ale žádnou rychlou léčbu nelze očekávat. To nejlepší, co teď můžeme udělat, je zkusit založit novou, rakoviny prostou linii lidí pomocí postupného odlaďování základního genetického kódu. Potrvá to dlouho. Pro nás a naše děti, není žádná naděje na obzoru.

Avšak z hlediska programátora tu je také pozitivní vyhlídka. To, co pozorujeme v naší DNK je program složený ze dvou verzí - z hlavního a základního kódu.

První skutečností je, že úplný program nesporně nebyl napsán na Zemi; to je nyní už potvrzeno.

Druhým faktem je, že tato informace sama o sobě není schopna dostatečně objasnit vývoj; v této hře musí být ještě jakýsi faktor navíc. Co to je nebo kde to je, nevíme.
Třetím faktem je, že žádný tvůrce něčeho nového, ať už vynálezce, inženýr nebo programátor, lhostejno zda z Marsu nebo od Billysoftu, nikdy nenechá svou práci bez možnosti dalšího zdokonalení nebo upgrade. Geniální je, že tato vyšší verze je již obsažena v příloze - "přebytečná DNK" není nic jiného, než skrytá a nečinná vyšší verze našeho základního kódu!

Jistou dobu už víme, že určité kosmické paprsky mají schopnost pozměnit DNK. Tím mám na mysli, že pravděpodobné řešení je po ruce. Mimozemští programátoři mohou použít jediný záblesk správné energie odněkud z vesmíru, nařídit tak základnímu kódu aby odstranil všechny /*…*/ symboly a sloučil se s velkým kódem ("přebytečnou DNK"). Pak ovšem skokem začne pracovat naše celá DNK. To by nás navždy změnilo, někoho během měsíců, jiné během generace. Tato změna se naší tělesné schránky moc nedotkne (kromě vymizení rakoviny, nemocí a krátkého života), ale katapultuje nás intelektuálně. Stane se něco, co lze srovnat se soužitím neandertálců s kromaňonci. Starobylé bude nahrazeno zrodem nového cyklu. Kompletní program je elegantní, velice šikovný samoorganizující, auto-prováděcí, samo vyvíjející se auto-korekční software, určený pro vysoce pokročilý biologický počítač s přípojkou na věčnou energii a moudrost vesmíru. Programové vybavení uvnitř nás způsobuje (umožňuje) buď krátký, chorobami pokažený život, nebo možnost extra-inteligentní super-existence s dlouhým a zdravým životem. Tato okolnost vyvolává otázku uvádějící do rozpaků - byla redukce základního kódu způsobena nedbalými programátory v kvapu (jak nám to připadá), nebo bylo oslabení hlavního kódu záměrným činem, který lze zrušit "dálkovým ovládáním"*, kdykoli je to potřebné?"

Dříve nebo později se musíme utkat s neuvěřitelnou skutečností, že veškerý život na zemi nese genetický kód svých mimozemských bratranců a že evoluce není tím, zač ji považujeme. Tento objev může úplně otřást samotnými kořeny lidstva - naší vírou a našimi představami o Bohu, i vírou v moc nad vlastním osudem. S opravdu novým přístupem snad smíme jednoho dne objevit, že všechny formy života a celého vesmíru jsou projevem jediného obrovského intelektuálního cvičení, vyjádřeného v matematických myšlenkách, v návrhu Tvůrce.

Diskuze byla uzamčena, již do ní není možné vkládat příspěvky.