Bezdenny skarbiec DNA

[Gość: zbig]

Wlasnie podnioslem szczeke z podlogi przeczytawszy w dzisiejszym wydaniu
nastepujace objawienie:

"Czasteczka DNA stanowi ogromny bank informacji.
Informacje te sa zakodowane w sekwencjach czterech zasad - adeniny,
cytozyny, guaniny i tyminy.
Genom czlowieka zawiera 3 mld par tych zasad.
Przeliczajac na komputerowe bity i bajty, daje to ilosc informacji
odpowiadajaca pojemnosci jednej plyty CD-ROM.
Organizm wszystko to miesci w malenkim jadrze komórkowym!"

Jesli pojemnosc informacyjna genomu to okolo 700 MB (jeden CD-ROM) to dlaczego
zaledwie wstepne skatalogowanie tej umiarkowanej ilosci danych zajelo kilku
sporym i zawziecie konkurujacym zespolom naukowym kilkanascie lat pracy?
Przeciez 700 MB to tyle informacji ile zawiera okolo 20000 stron maszynopisu
lub tez jedna godzina kolorowego zapisu video przecietnej jakosci

[Gość: Pulbek]

Gość portalu: zbig napisał(a):

> Otoz:
> Nic DNA o dlugosci "3 mld par zasad" to binarne 'slowo komputerowe' o dlugosci
> 3*10^9 pozycji.
> Pojemnosc informacyjna takiego 'slowa' to: 2^(3*10^9) [bitow],
[...]
>
> Widac roznice?:
> Ludzkie DNA: 10 ^ 900000000 [bitow]
> Jeden CD-ROM: 10 ^ 9 [bitow]
>

Niezles sobie pofantazjowal...

Skoro DNA to sekwencja o dlugosci 3*10^9, to ma 3*10^9 bitow. Na upartego mozna
przyznac ze kazdy element niesie 2 bity, bo sa cztery rozne, wtedy wychodzi
6*10^9.

Tak samo moglbys stwierdzic ze CD-ROM to ciag 700*10^6 zer i jedynek wiec
jego "pojemnosc informacyjna" to 2^(700*10^6) bitow...


Pozdrawiam,

Pulbek.

[Gość: LPiotrek]

> Tak samo moglbys stwierdzic ze CD-ROM to ciag 700*10^6 zer i jedynek wiec
> jego "pojemnosc informacyjna" to 2^(700*10^6) bitow...

Pozwole sobie wtracic swoje 3 grosze.
Przepusciles Pulbek jeszcze jedna fantazje zbiga.
700MB to nie 700*2^20 bitow ,a bajtow. Wiec bitow bedzie
700*2^23 .Tak naprawde to nie ta 3-jka to moje te 3 grosze.
Zarznales tak dobrze zapowiadajacy sie watek :-)
Pewnie znalazby sie ktos ,kto stworzylby wlasciwa
teorie uzasadniajaca odkrycie zbiga ,a moze by nawet
dodal do tego jeszcze wieksze odkrycia :-))
A na koniec jakis geniusz o nieprzecietnym IQ zredukowalby
ten wszystkie CD-ROMy do rurki z woda :-)))

Wiec zamiast prostowac - fantazje z poziomu muszli wypelnionej
woda - moze zechcialbys reanimowac swoj watek o chinskim pokoju, ktory
Stefan zechcial zarznac. Obiecuje sie tam wlaczyc na zlosc
Stefanowi :-).
Wtedy mielibysmy sie z czego posmiac i podyskutowac
o czyms ciekawym.
pozdrawiam
LPiotrek

[Gość: zbig]

OK, OK ...

Sam spostrzeglem bzdurnosc swojego "odkrycia" po wstaniu z lozka rano ale nie
zdazylem "odszczekac" wczesniej z powodu nie cierpiacych zwloki obowiazkow
rodzinnych.

To odkrycie to skutek wlazenia na forum o wpol do trzeciej nad ranem, po dobrej
kolacji w gronie przyjaciol, z winem itede.. :-)

Macie Waszmosciowie zupelna racje.

Genom niesie 3*10^9 bitow informacji a 2^(3*10^9) to maksymalna liczba jego
roznych postaci

[Gość: wali7]

Mała korekta - jednak dwa bity, nie jeden. Nie jest wszystko jedno czy na danej nici jest A czy T, albo C czy G. Pojedynczy gen jest zakodowany zawsze na jednej nici (czyli nici sensownej), to co jest na drugiej nici jest jej genetycznym "odbiciem" która nie bierze udziału w syntezie białek. I jak najbardziej sš rozpoznawane wszystkie cztery zasady. A i T, oraz C i G to nie synonimy.
Pozdrawiam

NO I CO? NIC NIKOGO JUZ NIE DZIWI?!!

[Gość: Muzykant]

Czyli jednak potwierdziliscie Panowie to, ze caly genom czlowieka mozna zapisac
na jednym CD-ROMie! Czy to nie jest dla Was szokiem?!
Cala cudownosc zlozonosci istoty ludzkiej, z pokora i podziwem opisywana przez
poetow i filozofow przez wieki, moze byc zredukowana do jednego krazka CD?
Cos tu nie gra...

Owszem, wiem ze bardzo zlozone sa mechanizmy pozniej interpretujace ta "skromna"
informacje.
Ale jednak uderzajace jest uswiadomienie sobie, ze

[Gość: kpsting]

Gość portalu: zbig napisał(a):
> Jesli pojemnosc informacyjna genomu to okolo 700 MB (jeden CD-ROM) to dlaczego
> zaledwie wstepne skatalogowanie tej umiarkowanej ilosci danych zajelo kilku
> sporym i zawziecie konkurujacym zespolom naukowym kilkanascie lat pracy?

Nie ilosc a rodzaj zapisu jest tutaj wazny.

1. DNA znajduje sie w jadrze komorkowym, Jadro znajduje sie w komorce, komorki sa w tkance. DNA
musi byc wyizolowany z tkanki odpowiednimi metodami, ktore daja DNA wystarczajaco pozbawione
innych skladnikow (szczegolnie RNA i bialek) i wzglednie nienaruszone i "nieposzatkowane".
Opracowanie takich metod izolacji i oczyszczania to lata 80-te (IIRC).

2. Metody przechowywania i namnazania fragmentow DNA w postaci odpowiednio przystosowanej do
sekwencjonowania.
a) namnazanie: trawienie restrykcyjne> rekombinacja z vektorami bakteryjnymi (w szczegolnosci BAC -
bacterial artificial chromosomes)> namnazanie w bakteriach

3. Sekwencjonowanie. Zakladajac ze jeden BAC zawiera wstawke ludzkiego DNA o sredniej wielkosci
300 tysiecy par zasad (300kbp), mamy ponad 10 tys. roznych klonow, a prawdopodobnie nawet pare
milionow z jednego "rzadko tnacego" enzymu restrykcyjnego (endonukleaza przecinajaca DNA w miejscu
o okreslonej sekwencji).
W typowej reakcji sekwencyjnej sekwencjonuje sie fragmenty o dlugosci ok. 1000 par zasad
(ograniczenie wynikajace z metody), wiec musiano dodatkowo pociac kazdy fragment BACowy na ok. 300
krotszych i te rownierz wklonowano do odpowiednich wektorow bakteryjnych. Razem mamy juz ponad
3x10^6 roznych klonow.
Sekwencjonowano wszystko w trzech powtorzeniach (IIRC), sekwencjonowano DNA od szesciu roznych
ludzi, ktorych DNA rozmieszczono co najmniej w trzech roznych bibliotekach BACowych (zeby otrzymac dla
mozliwie wszystkich sekwencji fragmenty nakladajace sie na siebie, lub inaczej "overlaps").

W wyniku tego otrzymano kilkaset milionow sekwencji, ktore nastepnie przyporzadkowano do
odpowiednich pozycji w genomie i rozlozono w odpowiedniej kolejnosci w stosunku do siebie (tutaj
pomocne okazaly sie superkomputery)

Jak widac, sekwencjonowanie genomu to nie niedzielny spacerek po parku.

[Gość: kpsting]

> mamy ponad 10 tys. roznych klonow, a prawdopodo
> bnie nawet pare
> milionoow,

troche zabredzilem tutaj, zamiast pare milionow powinno byc kilkadziesiat tysiecy.

NIE GENY USZLACHETNIAJA!

[Gość: Muzykant]

> Jesli pojemnosc informacyjna genomu to okolo 700 MB (jeden CD-ROM) to dlaczego
> zaledwie wstepne skatalogowanie tej umiarkowanej ilosci danych zajelo kilku
> sporym i zawziecie konkurujacym zespolom naukowym kilkanascie lat pracy?

Mnie nie dziwi ze do 700MB informacji tak trudno bylo sie dostac. Wyjasnienie
tego faktu, tj. wyjatkowo trudnej dostepnosci owej informacji, potrafilem sobie
juz dawno wyobrazic.
Uderza mnie zupelnie inna rzecz.
Szokuje mnie nagle zbanalizowanie pojecia ludzkich genow. (Patrz moj poprzedni
post: "NO I CO? NIC NIKOGO JUZ NIE DZIWI?!!".)
Jak to? Calkowita informacja o tym jaki jest kazdy czlowiek, czasem niezwykly,
albo np. o "blekitnej krwi"

[Gość: Stefan]

Przepraszam, jesli bez sensu, nie jestem z tej branzy.

Muzykant:
> Jak to? Calkowita informacja o tym jaki jest kazdy czlowiek, czasem niezwykly,
> albo np. o "blekitnej krwi"

[Gość: Ekspert]

Przepraszam, za byc moze zbyt lekkie potraktowanie
tematu, ale
ten 1 promil genow wystarczy, zeby w bezposrednim
starciu pan Tyson
zrobil ze mnie miazge i, zapewniam, nie jest to kwestia
kultury oraz srodowiska.

Nie wspomne juz o tym, ze w tym 1 '/.. mieszcza sie
rowniez wszystkie
mozliwe choroby dziedziczne itp. Przypominam tez, ze w
przypadku
tekstow wystarczy czasem jedno male slowko "nie", zeby
kompletnie
zmienic sens itp. itd.

Moje prywatne wnioski:
1) 700 Mbitow to wciaz 2 do potegi 700 000 000
mozliwosci,
wiec genom nie jest ubogi
2) tam, gdzie kazdy bit wazy, roznica rowna 700 000
bitow,
moze dawac gigantyczne skutki
3) masz racje Muzykancie, ze zabijanie jest okropne,
bez wzgledu na to, czy
jest to walka o geny, czy po prostu o jedzenie.
Dyskryminacja oparta o geny
to jest swinstwo. Jesli juz musi zachodzic, to niech
realizuje ja samo zycie.

Pozdrawiam

7MB to tylko opis cienia czlowieka

[Gość: Muzykant]

Gość portalu: Ekspert napisał(a):
> pan Tyson
> zrobil ze mnie miazge i, zapewniam, nie jest to kwestia
> kultury oraz srodowiska.

A moze treningu? Czy gdyby facet troche nie popracowal nad soba to czy teraz nie
chodzilby na aerobik, zeby zrzucic pare kilogramow?
Kultura... no, boks w USA to zjawisko iscie kulturowe, nieprawdaz?
(Osoboscie uwazam, ze zrozumienie wplywu srodowiska na rozwoj osobniczy czlowieka
naprawde dalece delece przekracza kompetencje nauk scislych. Tak panowie, juz
czas schowac swoje mniemanie ze sie jest najmadrzejszym we wszechrzeczy! Raczej
tworcy literaccy, poeci, czy pewien odlam psychologii

[Gość: Stefan]

Muzykant:
> 7MB (1% z 700MB) to strasznie malo zeby calkowicie opisac budowe czlowieka,
> zwlaszcza jego umysl! Stad wlasnie wniosek, iz tenze ostatni to raczej nie
> produkt genow...

Nie potrafie sie wypowiedziec na wiele poruszonych przez Ciebie tematow; na
przyklad na temat kwalifikacji poetow i psychologow do opisywania wszechrzeczy.
Ale chcialbym zwrocic Twoja uwage na to, ze 7 megabajtow to nie jest malo.

Ilosc bitow jest miara tego, jak wiele trzeba dokonac rozroznien, zeby wydzielic
opisywany obiekt od reszty. A wiec ,,konstrukcja'' organizmu zywego nalezy do
mechanizmu reprodukcyjnego a informacja genetyczna daje jakby recepte jak go NIE
KONSTRUOWAC. Ile bitow potrzeba, zeby wyroznic konkretnego czlowieka wsrod
reszty swiata zywego? 1 bit wystarczy na odroznienie jednego czlowieka od
drugiego. 2 bity na wyroznienie jednego sposrod czworga. Ogolnie, n bitow na
wyroznienie go sposrod 2^n. 7 megabajtow to jest 56 megabitow, czyli ponad
56mln bitow (dokladniej: 58720256 bitow). Ile to jest 2^56mln ? Mnie wyszla
jedynka z 17 milionami zer.

Ludzi na swiecie jest ok. 6 miliardow

Pentium IV moze manipulowac naszymi genami?

[Gość: Muzykant]

Przede wszystkim, dziekuje Stefanowi za merytoryczne potraktowanie tematu!

Gość portalu: Stefan napisał(a):

> Ale chcialbym zwrocic Twoja uwage na to, ze 7 megabajtow to nie jest malo.
> Ilosc bitow jest miara tego, jak wiele trzeba dokonac rozroznien
(...)
> 56mln bitow (dokladniej: 58720256 bitow). Ile to jest 2^56mln ? Mnie wyszla
> jedynka z 17 milionami zer.

Tak, to rzeczywiscie wiele wyjasnia. Jednak wydaje mi sie, ze ze moze tutaj
jedynie starasz sie epatowac liczbami. Nie wiemy bowiem czy w naturze zycia te
wielkosci to duzo czy malo?

> Wtedy wszystkich
> osobnikow jest razem jedynka i 20 zer. Ciagle nawet nie probuje sie zblizyc do
> tych milionow.

No dobrze, przyznaje, ze uspokoiles mnie nieco. Nie do konca jednak...
Trzeba np. uwzglednic ograniczenia w postaci genomu. Jaki jest format genomu? Nie
wszystkie liczby binarne o dlugosci 7MB sa dozwolone. Mamy do czynienia
najprawdopodobniej ze znacznym ograniczeniem przestrzeni stanow i jej wlasciwe
oszacowanie wymaga wspolpracy biologow molekularnych (choc nie wiadomo ile
wiadomo).

> Pozostaje wiec do wyjasnienia problem odwrotny: dlaczego do zapisu muzyki i
> innej informacji elektronicznej potrzebujemy tak potwornie wielkiej ilosci
> informacji, porownywalnej z wielkoscia genomu?

No wlasnie, nie chodzi przeciez o muzyke, ale o np. oprogramowanie. Czasem, caly
CD moze okupowac samo oprogramowanie w postaci kodu binarnaego. (Np. na 2 CD
miesci sie sam skompilowany Mandrake 8.1 wraz z roznymi aplikacyjkami, bez
zadnych plikow multimedialnych. Jest tam dokumentacja, ale jej objetosc stanowi
najwyzej 10% calosci.)

>Wydaje mi sie, ze to jest
> wielkie marnotrawstwo usprawiedliwione ekonomicznie: bity elektroniczne sa
> tanie, dlatego uzywamy ich tak rozrzutnie.

No, w przypadku oprogramowania powszechnie wiadomo, ze pliki binarne kompresuja
sie w bardzo minimalnym stopniu, tak ze wlasciwie nie warto tego robic (bo np.
dla zaosczedzenia 5% objetosci trzeba stracic 20% czasu procesora).
A wiec, moze konstrukcja procesora jest rozrzutna? A moze wogole, rozrzutne jest
to co program komputerowy robi?
Wydaje mi sie jednak, ze nie o to tu chodzi...

Nie mniej jednak, jeszcze raz zapytam: czy nie uwazacie, Drodzy Panstwo, ze to co
ma rzeczywiscie prawo zaszokowac, to fakt, iz zlozonosc wspolczesnych systemow
informatycznych zaczyna dorownywac zlozonosci przetwarzania informacji w
komorkach biologicznych?
Czy technologia dosciga biologie?
(Wczesniej slyszalem o probie symulowania komputerowego "Big Bang-u", lecz sam
eksperymentator wyznal, iz nie uwaza tego za nic specjalnego bo prawa fizyki sa
znacznie prostsze od np. biologii, psychologii itp. Zreszta symuluje sie juz
dawno takie rzeczy jak eksplozje jadrowe...)

Pentium? -- na pewno nie!

[Gość: Stefan]

Muzykant:
> Jednak wydaje mi sie, ze ze moze tutaj jedynie starasz sie epatowac
> liczbami. Nie wiemy bowiem czy w naturze zycia te wielkosci to duzo czy malo?
[...]
> Nie mniej jednak, jeszcze raz zapytam: czy nie uwazacie, Drodzy Panstwo, ze to
> co ma rzeczywiscie prawo zaszokowac, to fakt, iz zlozonosc wspolczesnych
> systemow informatycznych zaczyna dorownywac zlozonosci przetwarzania
> informacji w komorkach biologicznych? Czy technologia dosciga biologie?

Wg mojej dyletanckiej opinii nie mozesz oczekiwac kompetentnej odpowiedzi na te
pytania juz dzisiaj. Biolodzy nie wiedza, z jak zlozonymi systemami maja do
czynienia. Mamy do wyboru albo dolaczyc sie do Twojego zdziwienia swiatem, albo
zachnac sie i powtorzyc za Wittgensteinem: o czym nie da sie sensownie mowic, o
tym trzeba milczec. No to ja powiem, a jesli bezsensownie, to trudno.

Muzykant:
> Jaki jest format genomu?

O ile wiem, ustalenie tego jest bardzo trudnym zadaniem. Wiadomo, jakie
aminokwasy wyznaczaja poczatek i koniec ,,programow'' (czy moze procedur?).
Wiadomo, ze uzywanych jest 64 roznych kodonow do zapisu ok. 20 bialek

Geny to tez rozrzutny kod! (Latwo je zniszczyc.)

[Gość: Muzykant]

Gość portalu: Stefan napisał(a):
> Wiadomo, ze uzywanych jest 64 roznych kodonow do zapisu ok. 20 bialek
Chyba mialo byc "aminokwasow"

[Gość: Stefan]

Ja:
> Wiadomo, ze uzywanych jest 64 roznych kodonow do zapisu ok. 20 bialek
Muzykant:
> Chyba mialo byc "aminokwasow"

[Gość: LPiotrek]

Gość portalu: Muzykant 16-01-2002 03:31
> Zlozonosc przetwarzania informacji wewnatrz biologicznych komorek okazuje
sie byc
> banalniejsza niz filozofowie dawniej przypuszczali. Chociaz trudno ludziom
i ich
> komputerom bylo dokladnie odczytac informacje z jader komorkowych i
odgadnac ich
> powiazania, to jednak te trudnosci mialy charakter czysto techniczny, bo
wynikaly
> z mikroskopijnych rozmiarow obiektow badan!
> Ale po odczytaniu informacji, juz dalsze modelowanie czy symulowanie tych
> mechanizmow to "kaszka z mlekiem"!
www.gazeta.pl/alfa/home.jsp?
dzial=0511&forum=NAUKA&wid=585960&aid=860157

Chcialbym Janku abys rozpoczal wlasnie otwarty Festiwal Glupoty.
Nie mam nic przeciwko Tobie ,ale ktos musi byc pierwszy.
Ten fragment pasuje tam doskonale. Co Ty na to ?

LPiotrek

Festival glupoty

[Gość: Muzykant]

Gość portalu: LPiotrek napisał(a):
> Chcialbym Janku abys rozpoczal wlasnie otwarty Festiwal Glupoty.

No dobrze, jestem glupi. Mam nadzieje, ze lepiej sie juz czujesz. Teraz pewnie
stwierdzisz, iz nie mamy o czym gadac.
A szkoda, bo ja osobiscie wierze w przepotezny wplyw srodowiska na ktore skladaja
sie: zadawanie glupich pytan aby otrzymywac madre odpowiedzi.

[Gość: LPiotrek]

> Gość portalu: LPiotrek napisał(a):
> > Chcialbym Janku abys rozpoczal wlasnie otwarty Festiwal Glupoty.
>
> No dobrze, jestem glupi. Mam nadzieje, ze lepiej sie juz czujesz. Teraz
pewnie
> stwierdzisz, iz nie mamy o czym gadac.
> A szkoda, bo ja osobiscie wierze w przepotezny wplyw srodowiska na ktore
skladaja
> sie: zadawanie glupich pytan aby otrzymywac madre odpowiedzi.

Nie Janku. Nie czuje sie wcale lepiej i wcale nie twierdze ze jestes glupi
albo glupszy niz ja. Strasznie glupia byla natomiast ta Twoja wypowiedz
ktora zacytowalem i wcale nie byla ona pytaniem.
No chyba ,ze te wykrzykniki pomylily Ci sie z pytajnikami :-)
Jesli masz zamiar Janku napisac cos kontrowersyjnego lub
odjazdowego to staraj sie unikac takich wpadek ,bo to zaniza bardzo
poziom dialogu. W koncu nie tylko Ty Janku szukasz odpowiedzi. Inni tez to
robia i moga poczuc sie zdegustowani takimi glosnymi co rownie bezsensownymi
stwierdzeniami jakie zacytowalem.

pozdrawiam
LPiotrek

bez usprawiedliwien!

[Gość: Muzykant]

Gość portalu: LPiotrek napisał(a):
> Strasznie glupia byla natomiast ta Twoja wypowiedz

Jednak chyba musze byc glupi (bez zadnej kokieterii), bo nadal nie moge zrozumiec
dlaczego uwazasz moja wypowiedz za "strasznie glupia". Wyznam natomiast, iz moja
intencja bylo spontaniczne wyrazenie szoku jaki odnioslem, gdy dowiedzialem sie,
ze na jedznym krazku CD moznaby zapisac calkowite genomy 10, a moze nawet 100,
osobnikow Homo Sapiens! (Potem wlozyc ten krazek do kieszeni, czy gdziekolwiek, a
np. po 200 latach odczytac za pomoca CDROM drive zapisana tam inforamcje,
odtworzyc nici DNA, podobnie jak na filmie "Park Jurajski", za pomoca najnowszych
technik Biologii Molekularnej, zrekontsruowac jaderko, jadro, wszczepic do
jakiejs zygoty, i gotowe! Nie koncentruj sie tutaj na szczegolach, nie widzisz,
ze cos w tej prawdzie jest bardzo niepokojacego?)

> i wcale nie byla ona pytaniem.
> No chyba ,ze te wykrzykniki pomylily Ci sie z pytajnikami :-)

Nie badz formalista! Liczylem na wyobraznie tych, co mieliby odpowiedziec.

> staraj sie unikac takich wpadek ,bo to zaniza bardzo
> poziom dialogu.

Wydaje mi sie, ze cala potega takiego forum polega na mozliwosci wyslizgniecia
sie ze sztywnego gorsetu i pofantazjowania, co jednak moze zaowocowac plodnym
ciagiem dalszym pozniej w sformalizowanym swiecie oficjalnej nauki...
Tak, zdaje sobie sprawe, ze istnieja osoby, calkiem powazne (moim zdaniem za-
powazne), ktore nie toleruja niczego takiego i nigdy nie zrozumieja prawidel
takiej gry. (Nie lubia scence-fiction. Nie potrafia dostrzegac inspiracji w
rzeczech, gdzie "przeciez tam nic nie widac".)
Nie chce mi sie kontynuowac takiego przekomarzania sie, bo wiem ze sa tacy co juz
zgadzaja sie ze mna i tacy co chyba nigdy "za cholere" nie skapuja "mojej"
metodologii. Kwestia charakteru, ciekawe czy to sprawa genow czy srodowiska?
A swoja droga: wyluzuj sie!

PS. Ktoryz to ze znanych fizykow zwykl mawiac, ze
sa dwa rodzaje wykladowcow:
tacy co przy tablicy staraja sie dac przekaz:
"zobaczcie jaki ja jestem bardzo madry!",
oraz, z drugiej strony, tacy co krzycza:
"zobaczcie jakie to piekne!"
?

swiat basniowy a realia

[Gość: kpsting]

Musze zauwazyc, ze jednak symulowanie i poznawanie interakcji na poziomie
molekularnym nie jest "kaszka z mlekiem" i jeszcze dlugo nie bedzie.

Istnieja dobre powody dlaczego genom ludzki zsekwencjonowano (tylko) w 10 lat.
Jednorodnosc informacji genetycznej, prostota metody Sangera (tzw. metoda
dideoxy) pozwalaja na automatyzacje procesu i jego powtarzalnosc.
Zsekwencjonowanie genomu to byla rzeczywiscie w pewnym sensie "kaszka z
mlekiem".

Jak wiadomo standardowa droga informacji genetycznej to DNA > RNA > bialko. W
ten sam sposob mozna by przedstawic graficznie trudnosc studiowania tych
aspektow, najtrudniej bada sie bialka.
Generalnie interesuje nas funkcja okreslonego bialka i jego interakcje z innymi
czasteczkami in vivo. Funkcje bialka okresla jego struktura (w chemicznym i
fizycznym rozumieniu tego slowa). Najlepsza metoda poznawania tej struktury
jest (IIRC) analiza rozproszenia promieni rentgenowskich na krysztalach bialka,
a bialko jest bardzo trudno skrystalizowac. Przypuszczam, ze udalo sie to do
tej pory uzyskac tylko dla kilkuset bialek (z wszystkich organizmow razem
wzietych).

Dla porownania ilosc genow czlowieka szacuje sie na ok. 35'000. Gen mozna
zsekwencjonowac w jeden dzien, badanie bialka kodowanego przez ten gen moze sie
ciagnac przez dziesieciolecia. Przyklad: bialko beta-APP, ktorego fragment
odgrywa role w chorobie Alzheimera, gen jest znany od dawna, sekwencja bialka
rownierz, co do funkcji nikt nie ma pojecia mimo tego, ze jest to najobszerniej
badane bialko na swiecie.

Struktura okresla funkcje, z tymze przez strukture mozna by rozumiec wszystkie
mozliwe stany czasteczki w danym srodowisku i warunkach. Do modelowania tych
stanow uzywa sie metod fizycznych, na czele z krystalografia, ma to jednak
swoje ograniczenia. Spektra makroczasteczek sa cholernie trudno interpretowalne.
Inne podejscie to modelowanie komputerowe, no tutaj juz mozna dojsc po nitce do
klebka gdyby nie maly problem: niewystarczajaca moc obliczeniowa.
Jako "komputerowy" laik nie bede tego glebiej dyskutowac ;)

------------------
Muzykant, lubie sci-fi, filmy typu Star Trek ogladam z przyjemnoscia, czesto sa
dla mnie inspiracja. Rownoczesnie mam pewien opor co do czerpania argumentow do
dyskusji naukowych z tworczosci tego rodzaju.
"Park Jurajski", nie przecze, jest kasowym filmem jednak z punktu widzenia
biologii molekularnej to bajka.

lot na ksiezyc tez byl bajka w latach 50-tych

[Gość: Muzykant]

Gość portalu: kpsting napisał(a):
> Funkcje bialka okresla jego struktura (w chemicznym i
> fizycznym rozumieniu tego slowa). Najlepsza metoda poznawania tej struktury
> jest (IIRC) analiza rozproszenia promieni rentgenowskich na krysztalach bialka,
> a bialko jest bardzo trudno skrystalizowac.
(...)
> Struktura okresla funkcje, z tymze przez strukture mozna by rozumiec wszystkie
> mozliwe stany czasteczki w danym srodowisku i warunkach. Do modelowania tych
> stanow uzywa sie metod fizycznych, na czele z krystalografia, ma to jednak
> swoje ograniczenia. Spektra makroczasteczek sa cholernie trudno interpretowalne.

Jednak te trudnosci, o ktorych tu piszesz, robia wrazenie wlasnie "technicznych".
Powiedz uczciwie, prosze, czy gdyby znano juz w wyczerpujacym zakresie zaleznosci
sekwencja-struktura_3D bialek (a po roku obliczen potwora-superkomputera "Blue-
Gene", stworzonego przez IBM wlasnie do tego ccelu, byc moze tak sie stanie) , to
czy przy obecnym zmapowaniu genomu ludzkiego nie udaloby sie skompletowac calej
sieci oddzialywan, przeplywu informacji molekularno-genetycznej, ekspresji genow,
itd?
I czy zgodzisz sie, ze taka siec (siec dzialan) mialaby stopien zlozonosci
porownywalny ze zlozonoscia, powiedzmy, systemu operacyjnego Windows2000, o
ktorym wiadomo, ze jego kod zrodlowy skladal sie z (bodajze) kilkudziesieciu
milionow linii?

Taki stopien komplikacji moglby byc spokojnie modelowany i symulowany
komputerowo. Dawalby calkowicie deterministyczny charakter modelu, i
to "wielomianowo-kompletny". Pozwalalby wiec na calkowita kontrole nad "tajemnica
zycia"

[Gość: kpsting]

Gość portalu: Muzykant napisał(a):

> Jednak te trudnosci, o ktorych tu piszesz, robia wrazenie wlasnie "technicznych
> ".
> Powiedz uczciwie, prosze, czy gdyby znano juz w wyczerpujacym zakresie zaleznos
> ci
> sekwencja-struktura_3D bialek (a po roku obliczen potwora-superkomputera "Blue-
> Gene", stworzonego przez IBM wlasnie do tego ccelu, byc moze tak sie stanie) ,
> to
> czy przy obecnym zmapowaniu genomu ludzkiego nie udaloby sie skompletowac calej
>
> sieci oddzialywan, przeplywu informacji molekularno-genetycznej, ekspresji geno
> w,
> itd?

Przy wystarczajacej wiedzy i mozliwosciach obliczeniowych prawdopodobnie bedzie
to mozliwe, zgadzam sie. Wierna cyfrowa symulacja organizmu zywego, do tego
dazymy. Na razie nie potrafimy symulowac nawet czegos takiego jak komorka
Escherichia coli (najlepiej poznany zywy organizm na swiecie), genom jest znany,
bialka sa znane, ich funkcje tez.

> I czy zgodzisz sie, ze taka siec (siec dzialan) mialaby stopien zlozonosci
> porownywalny ze zlozonoscia, powiedzmy, systemu operacyjnego Windows2000, o
> ktorym wiadomo, ze jego kod zrodlowy skladal sie z (bodajze) kilkudziesieciu
> milionow linii?

Nie jestem specjalista ale mysle ze stopien komplikacji bylby o wiele wiekszy,
rzedy wielkosci wiekszy, jesli tylko mozna zmierzyc w jakis sposob komplikacje
programu uwzglednajac rowniez sensownosc kodu.

> Taki stopien komplikacji moglby byc spokojnie modelowany i symulowany
> komputerowo. Dawalby calkowicie deterministyczny charakter modelu, i
> to "wielomianowo-kompletny". Pozwalalby wiec na calkowita kontrole nad "tajemni
> ca
> zycia"

Nie bedziesz wywolywac duchow w komputerze

[Gość: Stefan]

Muzykant:
> Jednak te trudnosci, o ktorych tu piszesz, robia wrazenie wlasnie
> "technicznych" [...] czy gdyby znano juz w wyczerpujacym zakresie zaleznosci
> sekwencja-struktura_3D bialek [...] to czy przy obecnym zmapowaniu genomu
> ludzkiego nie udaloby sie skompletowac sieci oddzialywan, przeplywu informacji
> molekularno-genetycznej, ekspresji genow, itd? [...] I czy zgodzisz sie, ze
> taka siec (siec dzialan) mialaby stopien zlozonosci porownywalny ze
> zlozonoscia, powiedzmy, systemu operacyjnego Windows2000
kpsting:
> Przy wystarczajacej wiedzy i mozliwosciach obliczeniowych prawdopodobnie
> bedzie to mozliwe, zgadzam sie. Wierna cyfrowa symulacja organizmu zywego, do
> tego dazymy. Na razie nie potrafimy symulowac nawet czegos takiego jak komorka
> Escherichia coli (najlepiej poznany zywy organizm na swiecie), [...] Nie wiem
> czy potrafie tutaj przekazac pewna mysl, a mianowicie, ze przy wystarczajacej
> wiernosci takiej symulacji byc moze wyloni sie i umysl i "ludzki duch". Z
> jednej strony na pewno bylo by to wspaniale osiagniecie naukowe i techniczne,
> z drugiej bylo by to przerazajace. Nie twierdze tez, ze nie maja racji ci co
> uwazaja, ze to nigdy nie zostanie osiagniete.

Roger Penrose podaje argumentacje, ze w ten sposob nie da sie symulowac
,,umyslu'' i ,,ducha''. Dokladniej: zmodyfikowany dowod tw. Goedla, z ktorego
wynika, ze przy rozumowaniach matematycznych matematycy stosuja poprawne
przejscia nie dajace sie symulowac za pomoca komputerow. Chodzi o trudnosci
zasadnicze a nie techniczne. Mnie ten dowod wydaje sie przekonujacy na tyle, na
ile przekonujace moga byc jakiekolwiek rozwazania o bytach nie bedacych czescia
matematyki.

Z tego rozumowania nie wynika, ze inteligencja jest zjawiskiem transcendentnym,
czy tez nadprzyrodzonym, przepraszam, nie jestem mocny w tej terminologii.
Wynika tylko, ze komputery nie sa wlasciwym narzedziem do takiej symulacji.
Penrose stara sie wskazac mozliwosc istnienia innego niekomputerowego mechanizmu
liczacego, ale robi to dosyc niesmialo i ta czesc rozwazan jest dla mnie o wiele
mniej przekonujaca.

Te rozwazania maja scisly zwiazek z nasza dawna dyskusja o chinskim pokoju,
ktora jakos zdechla.

- Stefan

duch sam sie rozwinie w "syntetycznym mozgu"

[Gość: Muzykant]

Uwazam, ze zlozonosc systemow informatycznych, ktore mialyby modelowac mechanizmy
biologii molekularnej bylaby o katastrofalne rzedy wielkosci mniejsza niz
ewentualnych sytemow modelujacych ludzki umysl.
Jedyna szanse widze w systemach samouczacych sie i, co wiecej, samorozwijajacych
sie. W takim przypadku czlowiek zapoczatkowalby jedynie proces rozwoju, tworzac
surowiec, substancje analogiczna do tego co, wlasnie moim zdaniem, zapewniaja
geny.

Przykladem takiej substancji, obecnej juz dzisiaj w technice, jest to co kryje
sie pod pojeciami takimi jak: sieci neuronowe i algorytmy genetyczne.
Jesli chodzi o sieci neuronowe to pamietajmy, ze jest to nie tylko perceptron
wielowarstwowy, ale tez szereg rekurencyjnych odmian: siec Hopfielda, Maszyna
Boltzmana i inne.
Natomiast co do algorytmow genetycznych, to najbardziej obiecujace bylyby pewne
odmiany tychze, figurujace pod nieco innymi nazwami (nie chce pisac szczegolow),
w ktorych chromosomy maja mocno niedookreslona forme, zarowno co do wielkosci jak
i postaci, wiec efekt symulowanej ewolucji czestokroc zaskakuje czlowieka, nawet
w najprostszych zadaniach.

wyslijmy genom droga radiowa do innej galaktyki

[Gość: Muzykant]

7MB uzytecznej informacji genetycznej to, jak dowodzil Stefan, nie jest malo.
Taka ilosc info mozliwia do dokonania liczbe rozroznien o wielkosci: "jedynka z
17 milionami zer". To baaaardzo duza liczba.
Czy to mial byc argument na fakt, iz jednak wklad genow, w to jaki jest czlowiek,
jest badzo duzy, czy nawet wiekszy niz srodowisko?

Bo jesli tak, to wykonajmy nastepujacy eksperyment myslowy.
Otoz zastanowmy sie nad mozgiem noworodka. Jego neurony jeszcze sie prawie nie
rozwinely, a te, ktore juz istnieja, nie posiadaja prawie zadnych wzajemnych
polaczen. Dopiero z biegiem lat, w miare nabywania doswiadczen wynikajacych z
osobniczych przezyc, beda powstawac kolejne neurony, wzajemne polaczenia miedzy
nimi, a, jesli chodzi o te polaczenia, to ich sila rowniez bedzie rozmaita i
modulowana doswiadczonymi przezyciami.
I teraz pytanie: na ile sposobow moze rozwinac sie ow mozg i na ile jest
zdeterminowany pewnym zapisem genetycznym? Wiadomo, ze komorki nerwowe powstaja
rowniez u osobnikow doroslych (badania poczatkowo prowadzono na szczurach), na
skutek stymulacji wrazeniami zmyslowymi oraz intelektualnymi. Wiadomo wiec, ze
liczba komorek nerwowych zalezec bedzie od srodowiska.
Skoro tak wazna rzecz wiadomo, to znacznie latwiej jest miec pewnosc, iz liczba
polaczen pomiedzy komorkami, oraz, tym bardziej, ich sila, zalazec musi od
doswiadzen w interakcji ze srodowiskiem.

Czy jestesmy w stanie wyobrazic sobie, ile mozliwych stanow moze przyjac mozg
jednego tylko czlowieka, w zaleznosci od calej historii jego rozwoju
stymulowanego oddzialywaniem srodowiska?

Nie podejme proby podania jakiejs liczby, tj. ile milionow milionow zer po
jedynce.
Wystarczy powiedziec, ze w mozgu przecietnego czlowieka istnieje ok. 1.7*10^10
neuronow (siedemnascie miliardow, o ile pamietam jeszcze ze szkoly). Moga tworzyc
wzajemne polaczenia, ale nie kazdy z kazdym. Juz rozwazenie liczby roznych
mozliwosci, czy rozne pary neuronow maja wzajemne polaczenia czy nie, daje piekna
liczbe! Ale to nie koniec, bo przeciez rezultatem doswiadczen bedzie sila kazdego
z polaczen. A wiec, nie chodzi o to czy kazda para bedzie miala przypisany 1 bit,
mowiacy o istnieniu polaczenia lub nie, lecz bedzie to raczej liczba rzeczywista
z pewnego zakresu!

No i teraz, Panie Stefanie, do roboty! Prosze sprobowac oszacowac, ile bajtow
potrzeba do zapisania stanu mozgu jednego czlowieka, przy zalozeniu, iz jego
biologia "zdeterminowana" jest danym konkretnym genomem?
(Ile rozroznien mozna dokonac? Ile blizniakow jednojajowych o roznych mozgach
moze istniec?!)

Ulepszony czlowiek to juz nie czlowiek....

[innppp]

Drogi Janku,

Podziwiam Twoj talent do kreowania fascynujacych
dyskusji!
Mysle, ze masz zupelna racje w tym, ze udzial
srodowiska w ksztaltowaniu
ukladu nerwowego jest ogromny. Nawet nie trzeba
liczyc...

Zgadzam sie tez, ze czlowiek nie jest calkowicie
zdeterminowany przez
geny. Niemniej, geny nakreslaja pewien generalny plan
budowy/organizacji mozgu, prawdopodobnie temperament,
sklonnosci do agresji, daja podstawy pod inteligencje,
talent, altruizm...
To, co sie na tym zbuduje jest sprawa indywidualna, i
nie sposob
tu przecenic wplywu srodowiska. A propos, znasz "Nowy
wspanialy
swiat" A.Huxleya? Jesli nie, to zajrzyj, bo warto.

Pointa? Nie bede wcale oryginalny. Wplyw genow na to
jaki jest czlowiek
jest ogromny, ale wciaz mamy wybor: potrafimy sie
wymknac determinizmowi.

A propos Twojej nieodpowiedzianej wypowiedzi na temat
pojemnosci
informacyjnej genomu. Mysle, ze rzeczywiscie jest to
przerazajace.
Ekstrapolujac obecne trendy, sadze, ze juz niedluga
zaczna sie zrazu niesmiale ulepszania genomu, potem
moze dojsc nawet do projektowania genow, calych istot.
Jest tez znany paradoks staruszka Lema:
te nowe, zmodyfikowane istoty, to juz nie beda nasi
potomkowie w sensie
genetycznym. Ale, jesli beda od nas lepsi, to nas
zastapia.

Wszystko to wyglada na gigantyczny problem dla etykow,
filozofow,
biologow, politykow...
Glowa boli od pytan czemu to wszystko sluzy.

Pozdrawiam serdecznie
Ekspert

[Gość: Stefan]

Muzykant:
> 7MB uzytecznej informacji genetycznej to, jak dowodzil Stefan, nie jest malo.
> Taka ilosc info mozliwia do dokonania liczbe rozroznien o wielkosci: "jedynka
> z 17 milionami zer". To baaaardzo duza liczba. Czy to mial byc argument na
> fakt, iz jednak wklad genow, w to jaki jest czlowiek, jest badzo duzy, czy
> nawet wiekszy niz srodowisko?

Nie. To mial byc argument na poparcie tezy, ze o stopniu zlozonosci programow
nie mozna wnioskowac na podstawie ich dlugosci. Jesli programy pisali podobnie
szkoleni ludzie na podobnie skonstruowane komputery, to taka dlugosc moze byc
jakas orientacyjna miara. Ale jesli jeden z nich pochodzi od czlowieka a drugi
od natury i ten drugi w ogole nie jest na komputer, to porownanie dlugosci
programow daje wynik calkowicie przypadkowy, z ktorego nic nie wynika.

- Stefan