В теории игр и в программировании я полный профан, но как информация кодируется в ДНК представления имею. Вот некоторые соображения относительно вырожденности и устойчивости к ошибкам (как это реализовать программно не очень себе представляю):
Известен только один механизм появления нового в процессе эволюции: производство избыточных элементов, их комбинирование и отбор удачных вариантов. Это возможно благодаря тому, что коды, используемые на всех уровнях организации, являются вырожденным, то есть избыточными. На генетическом уровне это проявляется в появлении избыточной ДНК, на уровне нервной системы - новых нейронных сетей, на уровне сообщества - появлении новых моделей поведения. Именно поэтому «кибернетический репликатор» обязан будет становиться «умнее», иначе он быстро сдохнет.
Под «генетическим кодом» я подразумеваю не только белковый код, но и другие уровни передачи генетической информации. Интересно вычленить и четко определить границы этих уровней. «Внешней средой» для каждого уровня является при этом следующий за ним уровень. Полагаю, что принципы организации подобны для всех информационных уровней, включая социальный.
Уровни информационного содержания ДНК и их физический смысл.
Первый уровень – это копирование самой молекулы ДНК – получение оттиска с каждой из её цепей. Кодировщиком, по сути, выступает сама цепь ДНК. Фермент сшивает звенья второй цепи и увеличивает точность копирования. Наиболее быстрое и точное копирование было бы, если бы цепи состояли из двух мономеров: один в одной цепи, второй – во второй, или равномерное чередование двух звеньев в каждой из цепей. Звеньев, как мы знаем, четыре, и чередуются они не равномерно. Именно благодаря этой вырожденности и появляется возможность кодировки на более высоких уровнях.
Второй уровень - это регуляция копирования и считывания. Например, определение участков, с которых будут считываться белковые последовательности. Для этого необходимо: 1) узнавание определённых участков двойной спирали белками и другими лигандами. Можно выделить два крайних варианта: а) образование решетки водородных связей между выступающими в бороздки ДНК участками оснований и функциональными группами аминокислот; б) узнавание белком вариаций спирали ДНК (разные пары оснований имеют несколько различающуюся геометрию) образование Ван-дер-Ваальсовских контактов и электростатических взаимодействий. Обычно наблюдается комбинация этих двух крайних вариантов. 2) Нарушения двойной спирали. Участки с высоким содержанием АТ-пар легче расплетаются – это важно для точек начала репликации и транскрипции. При наличии внешнего напряжения участки с последовательностями чередующихся GC пар образуют левую спираль, а полиндромы – крестообразные структуры. Кластеры из гуанинов в теломерах образуют квадруплексы, а последовательности с ассиметричным расположением пуринов-пиримидинов – триплексные структуры.
Наконец, триплетный белковый код. Именно из-за его вырожденности возможно присутствие регуляторных сигналов внутри кодирующей белок последовательности.
Дальнейшие уровни касаются комбинаторики белковых последовательностей, но общий принцип, я думаю, уже очевиден: присутствие разных уровней кодирования сигналов возможно благодаря их взаимной вырожденности.
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png)
timeasmymeasure
Re: оффтоп о Грихана псто
Date: 2011-11-24 11:09 pm (UTC)Известен только один механизм появления нового в процессе эволюции: производство избыточных элементов, их комбинирование и отбор удачных вариантов. Это возможно благодаря тому, что коды, используемые на всех уровнях организации, являются вырожденным, то есть избыточными. На генетическом уровне это проявляется в появлении избыточной ДНК, на уровне нервной системы - новых нейронных сетей, на уровне сообщества - появлении новых моделей поведения. Именно поэтому «кибернетический репликатор» обязан будет становиться «умнее», иначе он быстро сдохнет.
Под «генетическим кодом» я подразумеваю не только белковый код, но и другие уровни передачи генетической информации. Интересно вычленить и четко определить границы этих уровней. «Внешней средой» для каждого уровня является при этом следующий за ним уровень. Полагаю, что принципы организации подобны для всех информационных уровней, включая социальный.
Уровни информационного содержания ДНК и их физический смысл.
Первый уровень – это копирование самой молекулы ДНК – получение оттиска с каждой из её цепей. Кодировщиком, по сути, выступает сама цепь ДНК. Фермент сшивает звенья второй цепи и увеличивает точность копирования. Наиболее быстрое и точное копирование было бы, если бы цепи состояли из двух мономеров: один в одной цепи, второй – во второй, или равномерное чередование двух звеньев в каждой из цепей. Звеньев, как мы знаем, четыре, и чередуются они не равномерно. Именно благодаря этой вырожденности и появляется возможность кодировки на более высоких уровнях.
Второй уровень - это регуляция копирования и считывания. Например, определение участков, с которых будут считываться белковые последовательности. Для этого необходимо:
1) узнавание определённых участков двойной спирали белками и другими лигандами. Можно выделить два крайних варианта: а) образование решетки водородных связей между выступающими в бороздки ДНК участками оснований и функциональными группами аминокислот; б) узнавание белком вариаций спирали ДНК (разные пары оснований имеют несколько различающуюся геометрию) образование Ван-дер-Ваальсовских контактов и электростатических взаимодействий. Обычно наблюдается комбинация этих двух крайних вариантов.
2) Нарушения двойной спирали. Участки с высоким содержанием АТ-пар легче расплетаются – это важно для точек начала репликации и транскрипции. При наличии внешнего напряжения участки с последовательностями чередующихся GC пар образуют левую спираль, а полиндромы – крестообразные структуры. Кластеры из гуанинов в теломерах образуют квадруплексы, а последовательности с ассиметричным расположением пуринов-пиримидинов – триплексные структуры.
Наконец, триплетный белковый код. Именно из-за его вырожденности возможно присутствие регуляторных сигналов внутри кодирующей белок последовательности.
Дальнейшие уровни касаются комбинаторики белковых последовательностей, но общий принцип, я думаю, уже очевиден: присутствие разных уровней кодирования сигналов возможно благодаря их взаимной вырожденности.