Cyn bo hir bydd grŵp o wyddonwyr sy'n gweithio ar y prosiect genom dynol yn cyhoeddi darganfyddiad gwyddonol anhygoel. Maent yn credu nad yw'r rhan honedig (97%) o DNA dynol yn ddim mwy na chod genetig ffurf anhysbys o fywyd allfydol. Mae dilyniannau heb god yn gyffredin ym mhob organeb fyw ar y Ddaear, o ffyngau i bysgod i fodau dynol. Maen nhw'n cynrychioli rhan fwy o'r genom mewn DNA dynol, meddai'r Athro Sam Chang, pennaeth y tîm ymchwil.

Darganfuwyd dilyniannau heb eu codio a elwir hefyd yn DNA gwastraff flynyddoedd yn ôl ac mae eu rôl yn parhau i fod yn ddirgelwch. Mae genynnau arferol yn cario gwybodaeth a ddefnyddir gan y mecanwaith rhynggellog i syntheseiddio proteinau, ensymau a chemegau eraill sydd eu hangen ar ein corff. Ni ddefnyddir dilyniannau heb eu codio at unrhyw bwrpas. Ni fynegir unrhyw beth ganddynt byth, ni ddarllenir y wybodaeth ynddynt, nid oes unrhyw sylwedd yn cael ei syntheseiddio ac nid oes ganddynt unrhyw swyddogaeth. Dim ond oherwydd 3% o'n DNA yr ydym yn bodoli. Mae genynnau "gwastraff" yn mwynhau marchogaeth ochr yn ochr â genynnau gweithredol gweithgar ac yn cael eu trosglwyddo o genhedlaeth i genhedlaeth. Beth yn union ydyn nhw? Pam mae'r genynnau anactif hyn yn ein genom?

Nid yw'r cwestiynau hyn wedi cael eu hateb gan wyddonwyr eto. Hyd nes darganfyddiad arloesol yr Athro Sam Chang a'i grŵp. Roedd yr Athro Chang yn deall bod yn rhaid iddo yn gyntaf egluro'r term "gwastraff." A yw DNA "gwastraff" yn wirioneddol wastraff (di-nod, diangen) neu a yw'n cynnwys gwybodaeth nad yw yng ngweddill y DNA am ryw reswm? Cyfeiriodd y cwestiwn hwn at ei gydnabod, Dr. Lipshutz, ffisegydd damcaniaethol ifanc yn wreiddiol sy'n gweithio ar Wall Street fel arbenigwr gwarantau. "Mae'n hawdd," meddai Lipshutz. "Byddwn yn mewnosod y dilyniant yn y feddalwedd a ddefnyddiwn i ddadansoddi data'r farchnad i weld ai gwastraff yn unig yw'r dilyniant," sŵn gwyn, "neu'n cynnwys neges."

Mae galw mawr am y math newydd hwn o ddadansoddwr, sy'n hyddysg mewn mathemateg, ffiseg ac ystadegau, ar Wall Street heddiw. Yn ystadegau'r farchnad, maent yn edrych am gydberthynas rhwng mynegeion marchnad gwahanol a stociau unigol.

Gweithiodd Lipshutz gyda'r nos ac ar benwythnosau a llwyddodd i brofi nad yw'r dilyniannau heb eu codio i gyd yn wag, ond yn cario gwybodaeth. Defnyddiodd gronfa ddata enfawr o'r Prosiect Genom Dynol gyda miloedd o ffeiliau data wedi'u creu gan enetegwyr ledled y byd. Cyfrifodd entropi Kolmogorov o ddilyniannau heb eu codio a'i gymharu ag entropi genynnau actif. Defnyddir entropi Kolmogorov, a enwir ar ôl y mathemategydd enwog o Rwsia, yn llwyddiannus i bennu hap mewn gwahanol ddilyniannau, o gyfnodau amser yn sain lampau radio i lythrennau ym marddoniaeth Rwsiaidd y 19eg ganrif.

Yn fyr, mae'r dechneg yn caniatáu i wyddonwyr gymharu gwahanol ddilyniannau yn feintiol a phenderfynu pa un sy'n cynnwys mwy o wybodaeth. "Er mawr syndod i mi, nid oedd entropi dilyniannau DNA wedi'u hamgodio a heb eu codio mor wahanol â hynny," mae Lipshutz yn parhau. "Roedd signal yn y ddau, doedden nhw ddim yn wag o gwbl. Pe bai data'r farchnad mor drefnus, gallwn ymddeol nawr. "

Ar ôl blwyddyn o weithio gyda Lipshutz, roedd Chung yn argyhoeddedig bod gwybodaeth wedi'i chuddio yn y DNA gwastraff. Ond sut allwn ni ddeall gwybodaeth na chafodd ei defnyddio erioed? Ar gyfer dilyniannau gweithredol, mae'r gell a'r proteinau y defnyddir y wybodaeth ar eu cyfer yn cael eu monitro. Nid yw hyn yn berthnasol i enynnau anactif. Fe wnaethant ymgais: gan fod llythyrau, dylid profi'r dilyniannau mewn ieithoedd hynafol fel Sumerian, yr hen Aifft ac Hebraeg, ac eraill. Gofynnodd Sam Chang am gymorth gan dri arbenigwr yn y maes, ond ni ddaeth yr un ohonynt o hyd i ateb. Nid oedd unrhyw gliwiau ynghylch unrhyw un o'r diwylliannau na'r cyfeiriadau at ieithoedd eraill. Roedd yr ardal hon yn bell oddi wrth yr ieithydd. "Gofynnais i mi fy hun a allai ddehongli'r neges gudd. Cryptograffwyr, wrth gwrs! ”Meddai Chang.

"Fe wnes i gysylltu â gwyddonwyr o'r Asiantaeth Diogelwch Cenedlaethol. Cymerodd sawl diwrnod i mi i rywun ateb fy ffôn. Efallai bod angen iddyn nhw edrych arna i yn gyntaf. Neu roeddent yn rhy brysur yn lobïo'r Senedd i reoli allforio technoleg amgryptio. Yn olaf, neilltuwyd asiant ifanc i ateb fy nghwestiynau. Clywodd fi, gofynnodd imi anfon cwestiynau yn ysgrifenedig, ac ar ôl ychydig fisoedd gwrthododd fi. Ysgrifennodd yn gwrtais, ond roedd yn golygu: - Ewch i uffern gyda'ch syniadau gwallgof. Rydym yn asiantaeth ddifrifol. Mae'n Diogelwch Cenedlaethol, mae gennym ormod o waith. - Penderfynais felly gysylltu â'r sector preifat - arbenigwyr diogelu data.

Roedd ganddyn nhw ddiddordeb mawr a dechreuodd ychydig ohonyn nhw weithio ar fy mhrosiect, ond ar ôl tua mis roedd eu brwdfrydedd yn pylu. Fe wnes i eu galw nes i un ohonyn nhw ddweud wrtha i ar y ffôn: - hoffwn i weithio ar eich prosiect pe bai gen i fwy o amser. Mae banciau mawr a thua 500 o gwmnïau yn gofyn imi fynd i’r afael â’r diffygion yn eu systemau a thalu $ 500 yr awr i mi. A gaf i roi gostyngiad ymchwil i chi, a allwch chi fforddio $ 350? "Mae cael $ 15 / awr ar gyfer astudio graddedig yn llwyddiant ysgubol, roedd $ 350 yn swnio'n afreal i mi."

Mae'r Athro Chang wedi ymuno â Dr. Adnan Mussaelian, cryptograffydd talentog o Armenia. Roedd yn byw o gyflog o $ 15 y mis ac yn tiwtora plant y cyfoethog Armenaidd. Syrthiodd y grant $ 10000 yn fwy na da. Cadarnhaodd ganfyddiadau Lipshutz ar unwaith: roedd y dilyniannau'n cynnwys llawer o wybodaeth na ddylai fod yn broblem datgodio.

Defnyddiodd Mussaelian cryptanalysis gwahaniaethol a thechnegau cryptograffig safonol tebyg. Ar ôl dau fis o ymchwil, gwelodd fod un dilyniant byr yn rhagflaenu'r holl ddilyniannau heb eu codio, ac yna dilyniant tebyg iawn. Mae'r rhannau hyn, a elwir yn ddilyniannau alu, i'w cael ledled y genom dynol. Maen nhw'n un o'r genynnau mwyaf cyffredin.

Gyda phrofiad cryptograffydd a rhaglennydd, aeth Mussaelian at god genetig fel cod rhaglen gyfrifiadurol. Roedd yn anodd delio â'r cod genetig gan ddefnyddio'r pedwar digid 0,1,2,3 yn lle'r cod deuaidd gyda 0 ac 1. Ond mae wedi bod yn rhan o ddadgryptio cyfrifiaduron ar hyd ei oes, felly nid oedd yn ddim byd newydd iddo.

Beth yw'r symbol mwyaf cyffredin mewn cod anweithredol y tu ôl i god anactif? Cymerodd Mussaelian god ffynhonnell un o'i raglenni a'i fewnosod mewn rhaglen sy'n cyfrifo ystadegau symbolau a dilyniannau byr. Fe'i defnyddir yn aml i ddatgodio negeseuon. Gwelodd mai'r symbol mwyaf cyffredin yw /, y symbol sylw. Cymerodd y cod o Pascal. Roedd yn {a}. Wrth gwrs, nid yw'r cod rhwng dau bolyonoma yn C byth yn digwydd. Nid yw'n god, mae'n sylw ar y cod!

Dechreuodd Mussaelian gymharu dosraniadau ystadegol sylwadau yn y cyfrifiadur ac yn y cod genetig. Rhaid bod gwahaniaeth sylweddol. Dylid ei adlewyrchu yn yr ystadegau. Serch hynny, nid oedd y DNA gwastraff mor wahanol i'r dilyniannau gweithredol. I fod yn sicr, mewnosododd y rhaglen yn y dadansoddwr. Roedd yr ystadegau cod a sylwadau bron yr un fath. Edrychodd ar y cod ffynhonnell a darganfod pam. Ychydig iawn o sylwadau oedd ymhlith y rhai a dorrodd. Yn fwyaf aml, cod C a benderfynodd ddiystyru'r hyn yr arferai rhaglenwyr ei wneud.

Fel gwyddonydd crefyddol, meddyliodd am ymyrraeth Duw, ond ar ôl dadansoddi'r cod sbageti o fewn y dilyniannau, roedd yn argyhoeddedig nad oedd y cod bach hwn yn greadigaeth Duw yn sicr. Nid oedd yr un a ysgrifennodd y rhan fach weithredol o'r cod genetig dynol yn drefnus iawn, roedd yn fwy o raglennydd diofal. Roedd yn edrych fel rhaglennydd Microsoft, ond ar yr adeg yr ysgrifennwyd y cod genetig dynol, nid oedd Microsoft ar y Ddaear. Ar y ddaear? Fe ddaeth fel bollt o'r glas…

A greodd y rhaglennydd estron god genetig yr holl fywyd ar y Ddaear a'i osod yma i amlygu?

Roedd y meddwl yn swnio'n wallgof, a gwnaeth Mussaelian ei wrthsefyll am amser hir. Yna penderfynodd barhau. Os yw'r dilyniannau heb eu codio yn rhannau o raglen y mae'r awdur wedi'i gwrthod, dylai fod ffordd iddynt weithio. Yr unig beth sydd angen ei wneud yw cael gwared ar y symbolau sylwadau, ac os oes cynnwys gwerth llawn rhwng y symbolau / * …… * /, mae angen ei weithredu. Dewisodd Mussaelian y dilyniannau heb eu codio hynny yn unig a oedd â'r un dosbarthiad dosbarthiad symbol yn union â'r genynnau actif. Gan ddefnyddio'r weithdrefn hon, gwrthododd sylwadau yn Martian neu Q, beth bynnag y bo. Trefnodd y 200 o ddilyniannau heb eu codio a oedd yn debyg iawn i'r genynnau go iawn, eu taflu / *, //, a rhannau tebyg, ac anfonodd e-bost at ei fos Americanaidd i'w mewnosod mewn e-coli neu westeiwr arall a'i adael i weithio.

Ni atebodd Chang. "Gyda phob diwrnod o dawelwch, sylweddolais beth oedd syniad gwallgof. Ysgrifennodd Chang o'r diwedd ac, er mawr syndod i mi, ni wnaeth fy danio. Nid oedd yn cytuno â fy theori estron, ond cytunodd i geisio gadael i'm dilyniannau weithio. "

Am flynyddoedd, mae biolegwyr wedi ceisio gwneud rhywbeth allan o ddilyniannau gwastraff, ond heb lwyddiant. Diolch i ddadansoddiad ystadegol manwl, dechreuodd 4 o'r 200 dilyniant a ddewiswyd gan Mussaelin weithio a chynhyrchu ychydig bach o gyfansoddion cemegol.

“Roeddwn yn disgwyl yn bryderus am ateb gan Chang. A fydd yn brotein arferol neu'n rhywbeth anghyffredin? Roedd yr ateb yn ysgytwol. Roedd yn sylwedd sy'n cael ei ysgarthu mewn sawl math o lewcemia mewn pobl ac anifeiliaid. Yn rhyfeddol, roedd tri dilyniant arall hefyd yn cynhyrchu cemegolion tebyg i garsinogenig. Ni allai fod yn gyd-ddigwyddiad mwyach. Pan fydd rhywun yn adfywio genyn cysgu, yna mae'n cynhyrchu proteinau tebyg i ganser. Dechreuodd yr ymchwilwyr ymchwilio i gronfa ddata'r Prosiect Genom Dynol, gan chwilio am 4 genyn yr oeddent wedi'u hynysu oddi wrth DNA gwastraff. Fe ddaethon nhw o hyd i dri ohonyn nhw ymhlith genynnau actif. Nid oedd yn syndod mawr, gan fod y meinweoedd canser yn cynhyrchu'r protein hwn, rhaid bod genyn cyfatebol yn rhywle.

Nid oedd gan y genyn hwn (gwyddonwyr yn ei alw'n jhlg1 - genyn lewcemia dynol sothach) ddilyniant alu ar y diwedd ac roedd y symbol / * ar goll. Roedd y symbol olaf * / yno. Esboniodd hyn pam nad oedd jhlg 1 yn ymddangos yn y DNA gwastraff, ond yn cael ei amlygu fel rhan weithredol o'r genom.

Neilltuodd yr un a luniodd y cod genetig dynol sylfaenol rannau o'r cod cyfan a'u marcio / *… * /, ond hepgorodd rai symbolau / *. Mae'n debyg bod ei grynhoydd hefyd yn ddiwerth. Casglwr da - er y byddai hyd yn oed un gan Microsoft yn ôl pob tebyg yn gwrthod llunio rhaglen o'r fath o gwbl. Dechreuodd yr Athro Chang a'i fyfyrwyr chwilio am enynnau sy'n gysylltiedig â chanserau amrywiol, ac ym mron pob achos canfuwyd bod y genynnau hyn yn cael eu dilyn gan ddilyniant alu (h.y., y symbol sy'n cau'r sylw * /), ond heb ei gyflwyno gan gyflwyniad i'r sylw / *. Mae hyn yn esbonio pam mae afiechydon yn dinistrio celloedd ac yn arwain at eu difodiant, tra bod canser yn arwain at eu hatgenhedlu a'u tyfu. Oherwydd mai dim ond ychydig o rannau o'r cod cyfan sy'n cael eu mynegi, nid ydyn nhw byth yn arwain at dwf parhaus.

Canser mewn gwirionedd yw mynegiant sawl genyn dynol mewn symbiosis â bacteria parasitig, y mae eu cysylltiad yn arwain at ffurfio clystyrau afresymegol o gelloedd byw. Mae gan y clystyrau hyn eu rhydwelïau, eu gwythiennau a'u system imiwnedd eu hunain, sy'n gwrthsefyll ein holl gyffuriau.

"Ein rhagdybiaeth yw ein bod wedi ein creu gan ffurf uwch o fywyd allfydol a dim ond un o'r planedau y gwnaeth bywyd gyrraedd y Ddaear yw'r Ddaear. Efallai eu bod wedi ein gwneud yr un ffordd ag yr ydym yn tyfu bacteria mewn seigiau petri. Nid ydym yn gwybod beth yw eu cymhelliant - naill ai arbrawf gwyddonol neu ffordd i wladychu planedau newydd ydoedd, neu mae'n brosiect tymor hir i ehangu bywyd yn y gofod. O'n safbwynt dynol ni, mae'n debyg bod rhaglenwyr allfydol wedi gweithio ar un cod mawr mewn sawl prosiect ac roeddent i fod i ddod â gwahanol fathau o fywyd i wahanol blanedau. Fe wnaethant roi cynnig ar wahanol atebion, newid swyddogaethau neu ychwanegu rhai newydd, gwella a rhoi cynnig arall arni. Wrth gwrs, yn hwyr neu'n hwyrach cawsant eu gwthio gan derfynau amser ac roedd eu rheolwyr yn mynnu bod y prosiect yn cael ei gwblhau ar unwaith. Gorfodwyd y rhaglenwyr i ystumio eu cynlluniau delfrydol a chanolbwyntio ar un o'r prosiectau (y Ddaear) i gyflawni'r dyddiad cau. Mae'n debyg eu bod wedi byrhau'r cod mawr ar gyflymder ac yn cyflwyno rhaglen sylfaenol ar gyfer y Ddaear. Bryd hynny, mae'n debyg nad oeddent yn hollol siŵr pa swyddogaethau fyddai eu hangen yn nes ymlaen a pha rai na fyddai, felly fe wnaethant eu gadael i gyd yno. Yn lle glanhau'r rhaglen sylfaenol trwy ddileu rhannau diangen, fe wnaethant eu troi'n sylwadau. Fe wnaethant adael ychydig o symbolau / * yn y sylwadau yn gyflym. Felly, mae lledaeniad anhrefnus o gelloedd, yr ydym yn eu galw'n ganser.

Mae 3 datrysiad posib i'r broblem. Naill ai mae'r holl symbolau / * a sylwadau yn cael eu dileu i glirio'r cod sylfaenol, neu ar goll * / yn cael ei ychwanegu i atal cymysgu afresymegol y cod sylfaenol â'r cod mawr. Yn ddewisol, tynnwch y cyfan / a rhedeg y cod sylfaenol gyda'r cod mawr fel rhaglen gyflawn. Yn anffodus, nid oes yr un o'r opsiynau hyn o fewn ein pŵer. Pe byddem yn gallu mewnosod genynnau yn effeithlon mewn cromosomau dynol, ein darganfyddiad fyddai gwella canser, o ran geneteg o leiaf. Yn ddamcaniaethol, gallwn wneud hyn yn y labordy, ond nid oes gennym y modd ymarferol i fewnblannu DNA wedi'i atgyweirio mewn bodau byw.

Mae'n ymddangos bod dirgelwch DNA gwastraff a chanser wedi'i ddatrys. Y gorau y gallwn ei wneud yw newid y cod genetig sylfaenol yn raddol. Bydd hyn yn cymryd amser hir iawn. Hirach na dwy genhedlaeth. Ond o safbwynt rhaglenwyr, mae yna gasgliad cadarnhaol hefyd - mae dau fersiwn o'r rhaglen yn ein DNA - cod mawr a chod sylfaenol.

Yr ail ffaith yw nad yw genynnau yn unig yn ddigon i esbonio esblygiad. Rhaid bod rhywbeth mwy.

Y drydedd ffaith yw na fydd unrhyw grewr, boed yn gyfansoddwr, pensaer neu raglennydd o Mars neu Microsoft, byth yn gadael ei waith heb oruchwyliaeth. Y dyfeisgarwch yn yr achos hwn yw bod yr uwchraddiad eisoes yn yr atodiad - nid yw'r DNA gwastraff yn ddim mwy nag uwchraddiad cudd o'n cod sylfaenol.

Rydym yn gwybod bod math penodol o ymbelydredd cosmig yn gallu addasu DNA. Felly, mae pelydr sengl o'r egni hwn yn ddigon i raglennydd estron newid y cod sylfaenol, tynnu'r symbolau / *… * /, ei gyfuno â chod mawr - gwastraffu DNA, a chychwyn y DNA cyfan.

Byddai'n ein newid am byth, rhai ohonom dros y misoedd, rhai dros y degawdau. Ni fyddai’n newid corfforol (ar wahân i ddiflaniad canser, afiechyd ac ymestyn bywyd), ond byddai’n ein catapwlt yn ddeallusol. Byddai'r hen genhedlaeth yn disodli'r un newydd. Mae'r rhaglen gyflawn yn feddalwedd cain, ddeallus ar gyfer cyfrifiadur biolegol datblygedig iawn gyda chysylltiad ag egni a doethineb anfeidrol y bydysawd. O safbwynt meddalwedd, mae gennym y potensial am fywyd byr gyda chlefyd neu fywyd hir ac iach ar gyfer gor-fodolaeth uwch-ddeallus.

Yn olaf, y cwestiwn: A achosodd cwtogi'r cod raglenwyr diofal (fel y credwn) neu a dargedwyd ei addasiad ac a ellir ei alw'n ôl i'w gyflwr gwreiddiol ar unrhyw adeg o bell? Yn hwyr neu'n hwyrach, bydd yn rhaid i ni dderbyn y ffaith bod bywyd ar y Ddaear yn cario cod genetig sy'n deillio o wareiddiad allfydol ac nad esblygiad yw'r hyn yr ydym ni'n meddwl ydyw. Gallai'r darganfyddiad hwn ysgwyd pileri dynoliaeth - ei gysyniadau o ffydd yn Nuw ac yng ngrym tynged eich hun. Gyda'r patrwm cywir, gallwn ddarganfod bod y bydysawd cyfan yn un ymarfer deallusol gwych a fynegir yn fathemategol gan ei grewr.

 Llwytho i fyny ...