Генетическая информация с позиции теории волновых генов

Волновые биокомпьютерные функции ДНК

Москва Аннотация

Обсуждается проблема создания ДНК-волнового биокомпьютера, в котором будут использоваться ячейки памяти на генетических молекулах. В основу предлагаемой идеи положены экспериментальные и теоретические работы авторов, в которых a)доказана способность ДНК быть лазером, b)способность ДНК генерировать солитонные волны с памятью, c)обнаружено явление перехода локализованных фотонов в радиоволны, d)обнаружено явление спектрального запоминания ДНК локализованными фотонами, e)обнаружено явление переноса генетической информации в поляризационных модуляциях электромагнитного поля при переходе фотоны-радиоволны. На основе этих данных построена теория волновых генов, в которой предложено дуалистическое толкование генетической информации как единство вещественных и волновых кодирующих функций хромосом. Предложена гипотеза квантовой нелокальности генома высших организмов. Совокупность полученных результатов позволяет авторам предположить, что искусственный ДНК-компьютинг не может быть осуществлен в полной мере без учета перечисленных свойств генетического аппарата. Ключевой структурой ДНК-волнового компьютера будет являться феномен памяти ДНК на солитонах и на локализованных фотонах с элементами квантовой нелокальности такой памяти.

Генетическая информация с позиции теории волновых генов

В 1985г. одним из авторов были зафиксированы необычные колебательные режимы ДНК, рибосом и коллагена “in vitro” c использованием метода динамического лазерного светорассеяния. Недавно это было подтверждено нами и, в дополнение, обнаружен феномен трансформации лазерного света в радиоволны [27, 28]. Такая трансформация связана, вероятно, с эффектом квантовой нелокальности и регистрируется разработанным нами методом. Есть некоторые основания полагать, что генетический аппарат высших биосистем обладает способностью быть квантово нелокальным. Это дает возможность клеткам, тканям и организму находиться в суперкогерентном состоянии. Перечисленные результаты еще раз, но на более высоком уровне, подтверждают нашу теорию волновых генов [29, 30, 46]. Ключевым положением ее является то, что хромосомный аппарат биосистем функционирует одновременно как источник и приемник гено-знаковых лазерных, солитонных и голографических полей. Кроме того, хромосомный континуум многоклеточных организмов является неким подобием статико-динамичной мультиплексной пространственно-временной голографической решетки, в которой свернуто пространство-время организма. Но и этим не исчерпываются кодирующие возможности генетических структур. Последовательности нуклеотидов ДНК, образующие голографические и/или квази-голографические решетки, формируют еще и текстовые рече-подобные структуры, что существенно меняет наши представления о генетическом коде. Эволюция биосистем создала генетические "тексты" и геном-биокомпьютер как квази-разумный "субъект", на своем уровне "читающий и понимающий" эти тексты. Чрезвычайно важно для обоснования этой элементарной "разумности" генома, что естественные (не существенно на каком языке) человеческие тексты и генетические "тексты" имеют сходные математико-лингвистические и энтропийно-статистические характеристики. Это относится, в частности, к такому понятию как фрактальность распределения плотности частот встречаемости букв в естественных и генетических текстах (для генетических "текстов" буквы – это нуклеотиды) [1]. Ниже будут приведены полученные нами результаты о сходстве таких фракталов для генетических и естественных текстов.

Еще одно подтверждение лингвистической трактовки кодовых функций генома получено американскими исследователями [31]. Работая с “кодирующими” и “не кодирующими” последовательностями ДНК эукариот (в рамках старых представлений о генах), авторы пришли к выводу, противоречащему догме о том, что знаковые функции сосредоточены только в белок-шифрующих участках ДНК. Они применили метод статистического анализа естественных и музыкальных текстов, известный как закон Ципфа-Мандельброта, и принцип избыточности текстовой информации Шеннона, рассчитываемый как энтропия текстов. В результате оказалось, что не кодирующие районы ДНК более схожи с естественными языками, чем кодирующие, и что, возможно, не кодирующие последовательности генетических молекул являются основой для одного (или более) биологических языков. Авторы разработали также статистический алгоритм поиска кодирующих последовательностей ДНК, который выявил, что белок-кодирующие участки обладают существенно меньшими дальнодействующими корреляциями по сравнению с зонами, разделяющими эти участки. Распределение ДНК-последовательностей оказалось настолько сложным, что использованные методы переставали удовлетворительно работать уже на длинах, превышающих 103 пар оснований. Распределение Ципфа-Мандельброта для частот встречаемости “слов” с числом нуклеотидов от 3 до 8 показало большее соответствие естественному языку не кодирующих последовательностей по сравнению с кодирующими. Еще раз подчеркнем, что кодирование авторы понимают как запись информации об аминокислотной последовательности, и только. И в этом парадокс, заставивший их заявить, что не кодирующие регионы ДНК - это не просто “junk” (“мусор”), а структуры, предназначенные для каких-то целей с неясным пока назначением. Дальнодействующие корреляции в этих структурах авторам также непонятны, хотя и обнаружена нарастающая сложность не кодирующих последовательностей в эволюции биосистем. Эти данные полностью соответствует нашим идеям о том, что не кодирующие последовательности ДНК (а это 95%-99% генома) являются стратегическим информационным содержанием хромосом. Оно имеет, как нам представляется, материально-волновую природу, оно многомерно и выступает, в сущности, как ассоциативно-образная и лингвистико-волновая программа эмбриогенеза, смыслового продолжения и логического конца любой биосистемы. Интуитивно поняв это, авторы с ностальгической грустью прощаются со старой и хорошо послужившей моделью генетического кода, не предлагая, правда, ничего взамен.