Злата

"А мы-то думали, что всё - цифровой код"

А не надо было забывать формулировку Рудольфа Вирхова: клетка - только из клетки! В том-то вся и штука, что новое живое возникает не из (сугубо неживой) ДНК, а из старого живого. Не говоря уже о том, что даже и ДНК - это ведь вовсе не цифровой код :)

Edited Date: 2018-03-25 02:02 am (UTC)

From:

ДНК - это таки цифровой код. Дискретный. В четверичной системе. Однозначно преобразуемый в код белков в 20-ричной системе.

А вот химические градиенты - это чисто аналоговая ЭВМ. Мы такие проходили на 4-м курсе, а потом они вымерли. Они хорошо умели решать дифференциальные уравнения. По тем временам - быстрее цифровых машин. Но больше 3-х десятичных знаков с них не получишь.
Но они были одномерные, а тут - трехмерная аналоговая ЭВМ.

И что меня крайне удивляет - это точность.
Подобные системы - сильно склонны к хаосу. Крохотная ошибка - со временем растет.
Именно это - причина того, что синоптики предсказывают погоду только на 3-5 дней, даже при максимально возможной точности исходных данных.
Кстати, про прогноз погоды итп - очень хорошо в книжке Нейта Сильвера "Сигнал и шум".

ИМХО, сейчас самые интересные эксперименты на эту тему - это пересадка ядра клетки от одного вида - в цитоплазму другого вида. И что получится.

From:

"ДНК - это таки цифровой код"

Код ДНК, записанный буквами на экране - это далеко не то же самое, что сама молекула!

"сейчас самые интересные эксперименты на эту тему - это пересадка ядра клетки от одного вида - в цитоплазму другого вида"

Что значит "сейчас"?? Это же классический опыт Геммерлинга, проведенный еще в 40-х годах прошлого века. Вот здесь (Рис. 14.2) есть его описание.

From:

Это ровно одно и то же. Именно так пытаются лечить моногенные заболевания и именно так получают гм-организмы - копипастом.
Кстати, то, что код должен быть дискретным - доказал российский математик Вакуленко.
А между "живым" и "неживым" нет чёткой границы. Об этом ещё в XIX веке начали догадываться (см. опыты с мочевиной).

From:

"именно так получают гм-организмы - копипастом"

Похоже, я недостаточно ясно выразилась. Генетическая модификация - это изменения в физической структуре, молекуле ДНК. Код - это не физический объект, а алгоритм, функция, соответствие между символами. Да, мы говорим, что первичная последовательность белка "закодирована" в ДНК, но это вовсе не значит, что сама ДНК и есть код. И дело тут вовсе не в границе между живым и не живым, а в разнице между физическим объектом и понятием.

Нобелевская премия за расшифровку генетического кода была присуждена Ниренбергу, Коране и Холли в 1968-м году. Я не знаю, о каком именно математике Вакуленко Вы говорите, но тот, которого я нашла в гугле, родился в 1966-м.

From:

Код - это таблица соответствий между кодонами и аминокислотами.
Транспортные РНК, специфичные к своей аминокислоте, тоже кодируются ДНКой. Если интересен сам процесс узнавания соответствия - можно посмотреть тут: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BB-%D1%82%D0%A0%D0%9D%D0%9A-%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%B7%D0%B0
Там всё вполне физическое - сплошная биохимия)

И я Вам не про расшифровку кода, а про то, что информация, хранимая в ДНК, должна иметь дискретный вид, а не градиенты. Что и было математически доказано Сергеем Вакуленко.
Если информация будет записываться в аналоговом виде - никакой стабилизирующий отбор не удержит систему в рабочем состоянии. Информация будет разрушаться просто от теплового движения молекул.
Для почитать: http://www.mathnet.ru/links/6281d2a200c618c594ea406acc177d70/tmf6570.pdf

From:

Код ДНК, записанный буквами на экране - это далеко не то же самое, что сама молекула!
Цифровой код программы и данных в компьютере - тоже не то же самое, что физическое состояние элементов.
"А под одеждой - она всё равно голая". :-)
В компьютере есть атомы, организованные в определенные структуры. И конструкция сделана так, чтобы структуры находились в двух дискретных состояниях и переходили по определенным правилам.
В отличие от биологии - это мы проходили на РТФе. Как из кристалла кремния делают транзистор и как из транзисторов делают цифровую схему.
Ситуацию можно описывать на многих уровнях: от кристалла кремния с точечными добавками мышьяка - до программы Бейсике.
"Дискретность" обеспечивает воспроизводимость и любую заданную точность.

Спасибо за опыт Геммерлинга.
Ваша ссылке не открывается, но я спросила у Вики.

From:

"Ситуацию можно описывать на многих уровнях: от кристалла кремния с точечными добавками мышьяка - до программы Бейсике"

Я имела в виду, что не следует путать карту и местность. А, между тем, это постоянно делают, а потом начинают говорить, что "в основе мира лежит информация".

From:

В компьютере лежит информация или нет ?
Компьютер обрабатывает информацию ?
Да, "местность" сложнее карты. На местности в компьютере - потенциалы, токи, магнитные поля.
А в клетке - ДНК с определенной последовательностью нуклеотидов.
Эту последовательность мы рассматриваем (на определенном уровне) - как информацию.
Коды, управляющие развитием организма.

From:

"Да, "местность" сложнее карты"

Не в том дело, что сложнее, а в том, что карта - это умственная модель (мы, конечно, можем нарисовать ее на бумаге, но можем и просто держать в голове). Местность же - это нечто, существующее помимо нашего сознания. (Конечно, тут мы можем углубиться в философские дебри и задаться вопросом, а откуда мы знаем, что делается за пределами нашего сознания, но давайте примем, что там существует целый мир).

Разумеется, нет ничего неверного в утверждении, что ДНК кодирует информацию о первичной последовательности белков. Но говорить о том, что ДНК и есть эта информация - неверно; ДНК - это физический носитель этой информации.

From:

Совершенно верно.
Как и перфокарта, флешка, сидюк.

Тут разговор шел про способ записи информации: цифровой/аналоговый.
ДНК - это носитель дискретной, цифровой информации и дискретное управление синтезом белков.

А вот карта погоды в данный момент - это аналоговая информация.
И фиг предскажешь погоду на долгий срок - даже по очень подробной и точной карте.

И вот тут появляется непонятка.
Аналоговое управление с помощью химреактивов создает организм с огромной точностью.
А если это однояйцевые близнецы - мы видим почти идеальное совпадение.
Значит одинаковый код порождает одинаковые организмы.
Хотя вроде бы - должно вести себя вроде погоды. Малые отклонения должны со временем расти и создавать хаос.

From:

"разговор шел про способ записи информации: цифровой/аналоговый"

Да, кодирование первичной структуры белка осуществляется по дискретному принципу. Но я не поняла, в чем автор книжки увидел принцип аналоговый? Ведь все биологические функции осуществляются индивидуальными молекулами. Мы можем аппроксимировать метаболические процессы аналоговыми функциями только потому, что число некоторых однотипных молекул в клетке очень велико, так что вклад каждой из них в общий эффект ("величина пиксела") очень мал. Но, тем не менее, никакой бесконечной делимости тут нет - как ее нет и в любых неорганических химических реакциях.

From:

Слово "аналоговый" - моё, а не из книжки.

"никакой бесконечной делимости тут нет"

"Аналоговый" - в моем понимании, в данном случае - не означает "бесконечную делимость.
А означает - бесконечные варианты, как распределятся эти молекулы для воздействия на соседние клетки.
Как раз проблема - в НЕбесконечной делимости.
В ограниченном (и небольшом) числе молекул, которые движутся, подвергаясь случайным влияниям теплового движения соседей. Типа "броуновского движения". Куда они попадут ? Всем ли соседним клеткам достанется свой "кусочек влияния" ?
При бесконечной делимости - процесс был БЫ стабильнее.
Трудно представить НАДЕЖНОЕ управление через описанный способ.
Процесс синтеза белка в рибосоме по "цифровой" матрице - гораздо надежнее.

From:

"А означает - бесконечные варианты, как распределятся эти молекулы для воздействия на соседние клетки"

Что значит "распределяются"? При клеточном делении? Или Вы имеете в виду химические факторы взаимодействия между клетками, типа гормонов?

From:

"Или Вы имеете в виду химические факторы взаимодействия между клетками, типа гормонов? "
Да, именно их.

Это ровно то, про что написана книжка.
Клетки создают какие-то вещества. Эти вещества распространяются вокруг и включают/выключают гены в соседних клетках.
И благодаря этому разные клетки работают по разным программам. В зависимости от поведения соседей.

Но при таком малом числе молекул - непонятно, как создается надежность. Куда движутся эти молекулы и как влияет "тепловой шум".
Если молекулы распространяются простой диффузией, то теория вероятности не даст им распределиться точно поровну.
Если Вы подкидываете монету миллион раз, то доля гербов будет близка к 1/2.
Но если только 10 раз, то всяко может случиться.
А молекул у нас мало.

У нас в электронике есть такое слово "дробовой шум".
При очень малых токах, когда счет идет на отдельные электроны, становится заметным, что они приходят неравномерно.
Интересно, как борется с этим система с аналоговым химическим регулированием ?

From:

"А молекул у нас мало"

А из каких цифр Вы исходите? Например, концентрация гормона адреналина в крови взослого человека - около 3 нМ, это дает нам около 2х10Е15 молекул в литре. По сравнению с чем это мало?

Заметьте также, что специфичность действия адреналина на разные клетки достигается вовсе не за счет того, что он неравномерно распространяется, а за счет того, что разные клетки содержат разное число рецепторов к нему (и сами рецепторы бывают разных типов). Кроме того, рецепторы после связывания лиганда ведь не непосредственно взаимодействуют с геном, а запускают многоступенчатый внутриклеточный сигнальный каскад, часто дающий усиление в несколько порядков. Причем, эффективность этого каскада тоже может быть разной в разных клетках и регулироваться условиями.

From:

В литре-то - много.
Но размеры клеток - микроны.
А 1 куб микрон = 10^-15 литра.
А чтобы подействовать на включение генов - молекула должна быть в клетке, может даже - в ядре.

"а запускают многоступенчатый внутриклеточный сигнальный каскад"
Классно !
Тут сидишь, паяешь усилки - а всё уже до нас изобретено, да еще самовоспроизводящееся.

И усилок, он, зараза, усиливает не только сигнал, но и шум.
А при неаккуратной разработке - "звенит". То есть - выдает на выходе, вместо усиленного сигнала - колебания какой-то непредсказуемой частоты.
И чем больше в системе разных обратных связей, тем труднее построить ее так, чтобы не звенела. Тома про это написаны. Два семестра этот курс изучали. Называется "радиоавтоматика" или "техническая кибернетика".

Вообще, очень интересно разговаривать на "суржике" из языков биолога и радиоинженера.
Когда биологи раскопают эти все механизмы, пусть введут на факультете электроники курс эмбриологии.
УзнАем много интересного.
Жаль только, жить в эту пору прекрасную... :-(

From:

Что касается борьбы с шумом, то в этом смысле, может быть, самый поразительный пример - это палочки нашей сетчатки. Они работают как счетчики индивидуальных квантов - именно за счет того, что им удалось подавить случайное темновое срабатывание молекул родопсина до невероятно низкого уровня.

From:

Так есть где-то чертёж растущего организма?

From:

ДНК - это тот чертёж, который сам себя разворачивает и читает.
По этому поводу есть также прекрасная книга Шона Кэрролла "Бесконечное число самых прекрасных форм": https://yadi.sk/d/GeaAbw0xskvff

From:

Я справлялся у одного биолога из СПбГУ, Бенкена, он сказал что в ДНК есть не все, например нет формы ушей. А уши тем не менее бывают разные. Откуда берется чертеж ушей?

From:

А читать книгу физика Кэррола о биологии не нужно, он в ней мало варит. Физик же.

From:

Вы, очевидно, успели её прочитать.
А Вам не приходило в голову, что есть биолог, которого тоже зовут Шон Кэрролл?
Неожиданно, правда?

From:

Мальчики, не ссорьтесь, а киньте оба ссылочки !
Потому что я не читала ни того, ни другого.

From:

Физик: https://yadi.sk/i/Bkx0dnKstQH6N
Биолог: https://yadi.sk/d/GeaAbw0xskvff

From:

https://www.amazon.co.uk/Big-Picture-Origins-Meaning-Universe/dp/1786071037/ref=sr_1_1?s=books&ie=UTF8&qid=1522076150&sr=1-1&keywords=sean+carroll

From:

Не знал, я думал это физик строчит одну за другой, как Млодинов) май бэд

From:

Нет проблем)

From:

Вот и я давно хочу это понять.
У меня мизинец кривой. Изогнут в последнем суставе.
И у мамы. А у бабушки этого не было. Было (говорят) - у деда.
Где это "прошито" ?

From:

Я думал, Вы знаете)
Нил Шубин, Sonic Hedgehog - вот это вот всё)
Точнее, даже не сам Sonic, а те генетические переключатели, которыми он (и не только он) управляет.

From:

Шубина читала "Внутреннюю рыбу".
Не помню там такого. Но может уже забыла.
Если другая книжка, то наверно ее еще не перевели на русский.

From:

Да, она самая.
И фильм же сняли, вот это место: https://youtu.be/XZKAn5g7mAA?t=2123
Хотя, лучше целиком смотреть.

Edited Date: 2018-03-26 03:27 pm (UTC)

From:

"в ДНК есть не все, например нет формы ушей"

Он имел в виду следующее. ДНК, изолированная из клетки, не может сама собой породить новую клетку (хотя и содержит инструкции для синтеза всех белков, из которых клетка построена). Для считывания этих инструкций нужна старая, т.е., материнская, клетка, с ее ферментами, аминокислотами и т.д. Более того, в зависимости от условий, в которых клетка находится, набор белков, который будет произведен при помощи одной и той же ДНК, будет разным. Самый наглядный пример - разные клетки нашего организма: ДНК у них у всех идентична, но нейрон совсем не похож на эритроцит.

From:

"ДНК, изолированная из клетки, не может сама собой породить новую клетку"

Да, нужны механизмы, изготовляющие изделие по схеме.
Даже у бактерии они есть.

Вот я развожу печатную плату. И посылаю файлы на завод. Мне оттуда присылают готовые платы по моим чертежам в определенном формате.
У меня нет такого оборудования. А завод принимает такие заказы от тысяч клиентов - и всем делает точненько по их файлам.

From:

Здесь я начинаю тормозить. Как в таком случае может появиться новая по сущности клетка, например нейрон, если инструкции считываются из старой и соотв. должна появится по сущности старая клетка.

From:

Вот про это как раз - книжка.
Там описаны механизмы.

From: