人生は幾何学だ – ヘルスケアブログ

キム・ベラード著

2025 年には、DNA がすべて解明されているでしょう?クリックとワトソン (そしてフランクリン) が二重らせん構造を発見してから 50 年以上が経ちました。たった 4 つの化学塩基 (A、C、T、G) の順列によって、世界の膨大な遺伝的複雑性と多様性が可能になることがわかっています。私たちはヒューマムゲノムプロジェクトを実行しました。 CRISPR を使用して DNA を編集できます。へー、私たちも取り組んでいます 合成DNA。私たちは DNA の他の用途を見つけるのに忙しいです。 コンピューティング、 ストレージ、 または ロボット。そう、私たちは DNA の頂点にいるのです。

それほど速くはありません。ノースウェスタン大学の研究者らは、細胞が情報を保存し処理するのに役立つゲノムに埋め込まれた幾何学的コードというものを私たちが見逃していたと述べている。 DNA を機能させるのは化学塩基の組み合わせだけではありません。私たちが聞いたことのない「幾何学的な言語」も使われています。

ちょっと待って、何？

研究 – ヒトゲノムにおけるイントロン、遺伝子間セグメント、およびエクソンの幾何学的にコード化された位置決め – ノースウェスタン大学マコーミック工学大学院の生体医工学および医学のサックスファミリー教授であり、そのディレクターでもあるヴァディム・バックマン教授が率いました。 物理ゲノミクス工学センター。新しい研究によると、彼は、 言う「固定された遺伝的命令セットに基づいたあらかじめ決められたスクリプトではなく、私たち人間は、何百万年もの間、複雑さと能力を進化させてきた計算システムを生き、呼吸しているのです。」

北西部 プレスリリース 詳しく説明します:

幾何学的コードは、DNA が物理的な「記憶ノード」、つまり転写状態を保存して安定化する機能単位を作成するナノスケールのパッキング ドメインをどのように形成するかの青写真です。本質的に、それはゲノムが生きた計算システムとして動作することを可能にし、細胞の歴史に基づいて遺伝子の使用を適応させます。これらのメモリ ノードはランダムではありません。幾何学形状は、生物学的計算を物理構造に直接埋め込み、酵素へのアクセスを最適化するために何百万年もかけて選択されてきたようです。

どういうわけか、クリックとワトソンは、ユークリッドやジョン・フォン・ノイマンはもちろん、それが来るとは思っていなかったように思います。

共著者 すべてのシュライファーマコーミック工学部生物医工学教授のクリスティーナ・エンロス＝クーゲル氏は、「私たちは細胞の記憶の言語を読み書きすることを学んでいます。これらの『記憶ノード』は、マイクロプロセッサに似た生きた物理的オブジェクトです。それらは、細胞の挙動をコード化する物理的、化学的、生物学的特性に基づいた正確な規則を持っています。」と付け加えています。

「生きて呼吸する計算システム」? 「マイクロプロセッサ」？これは新しいレベルの DNA コンピューティングです。

この研究は、進化がDNAの新しい組み合わせを見つけることによってだけでなく、遺伝情報を保存するためにそれらの物理的構造を使用してDNAを折り畳む新しい方法からも生じたことを示唆しています。実際、研究者の仮説の 1 つは、幾何学的コードの開発が、地球上で目撃された体型の爆発的な増加につながったというものです。 カンブリア紀の爆発、生命が単純な単細胞生物や多細胞生物から、膨大な数の生命体になったとき。

共著者 カイル・マッカリー、小児科助教授 ファインバーグ医科大学、幾何学的コードを理解するのにこれほど長い時間がかかったのは驚くべきことではない、と指摘しています。「私たちは遺伝コードを読み取ることを学ぶのに70年を費やしてきました。この新しい幾何学的コードの理解は、ここノースウェスタン大学で開発された、世界的にユニークなイメージング、モデリング、および計算科学の最近の進歩によってのみ可能になりました。」 (ノースウェスタンにとって素晴らしい追加プラグインです、マッカリー博士。)

同じくフェインバーグ医科大学の共著者であるルアイ・アルマサーリャ氏は、「遺伝コードは辞書の単語によく似ているが、新たに発見された『幾何学的コード』は言葉を、私たちのすべての細胞が話す生きた言語に変える。言葉（遺伝コード）と言語（幾何学的コード）を組み合わせることで、最終的に細胞の記憶を読み書きする能力が可能になるかもしれない。」と述べている。

私は言葉と実際の言語の違いが大好きです。私たちは辞書を使ってきましたが、フレーズ集が必要であることに気づきませんでした。

私は最近、次のようなものについて読んで感銘を受けました。 メタグラフ、チューリッヒ工科大学で開発された DNA データベースを検索するツール。 「これは DNA における Google のようなものです」とチューリッヒ工科大学コンピューターサイエンス学部のデータサイエンティストであるグンナー・レッチ教授は言います。 それを置きます。この「DNA 検索エンジン」により、DNA 配列の検索と他の配列との比較がはるかに簡単、高速、低コストになります。それは素晴らしいことですが、幾何学的コードの存在は、DNA を扱っている他の多くの人々と同様に、ETH チューリッヒの人々にも追加の作業が必要である可能性があることを意味します。

まったく新しいボールゲームだとは言いたくないが、重要な新しいルールがいくつかあるのは確かだ。

この幾何学的コードの存在は私たちの健康に影響を与えます。問題を引き起こすのは必ずしも DNA の突然変異であるとは限りません。私たちの DNA 構造は時々バラバラになるかもしれません。 「遺伝子の言葉のパズルの代わりに、幾何学的なコードによって、細胞は脳や皮膚などの精巧な組織を構築することができます。しかし、年齢とともに、この言語は忠実さを失います。この衰えにより、神経変性、がん、その他の老化疾患が引き起こされます。」とアルマサリハ博士は言います。

これにより、研究、そして場合によっては治療にあらゆる種類の新しい道が開かれます。 「次のステップは、幾何学的コードの工学原理を完全に学び、調節不全の細胞記憶を修復したり、まったく新しい記憶を作成したりできるようにすることです」とバックマン教授は言う。 「老化に対する現在のアプローチは、細胞を工場出荷時のデフォルト状態にリセットしようとしています。幾何学的コードの仕組みは異なります。細胞の記憶は経験によって強化された物理的構造です。細胞を活性化することは、愛されている本の明瞭さを取り戻すことに似ています。つまり、細胞がすでに伝え方を知っている物語を取り戻すのです。」

これはCRISPRではありません。これはmRNAではありません。これは細胞とゲノムについての新しい考え方です。これは計算生物学におけるまったく新しいステップであり、22 世紀には基礎となる可能性があります。^nd 世紀の医学。

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あなたが物理学や宇宙論のファンなら、「宇宙は幾何学である」という表現を聞いたことがあるかもしれません。たとえば、アインシュタインの一般相対性理論は、重力は力ではなく、むしろ時空の歪みの結果であることを示しています。同様に、宇宙が平面 (ユークリッド)、正に湾曲している (球面)、または負に湾曲している (双曲) かどうかは、宇宙の運命に重大な影響を及ぼします。実際には、 一部の科学者は信じています その幾何学は、最小の粒子から宇宙そのものに至るまで、あらゆるものを説明できるかもしれない。

ですから、人生そのものも幾何学に大きく貢献しているのかもしれないと考えると、とても嬉しくなります。

キム氏は大手ブルース・プランの元eマーケティング担当幹部で、故・嘆き悲しむ雑誌の編集者だった。 Tincture.io、そして現在はTHCBの常連貢献者です