Gregor Mobius

Semantika DNK

Vizualna reprezentacija DNK in RNK

Interpretacija DNK/RNK kot vizualne strukture s specifičnimi formalnimi lastnostmi in odnosi. Namesto z uveljavljeno črkovno reprezentacijo U, C, A, G in T so baze izražene s petimi različnimi vrednostmi sive lestvice: T=bela, G=svetlo siva, A=siva, C=temno siva in U=črna. Urejene v matrice 3 x 4 se verige DNK kot linearne strukture, sestavljene iz črk, pretvorijo v dvodimenzionalne podobe z razločnimi vizualnimi lastnostmi. S tako reprezentacijo bi se lahko naučili več o DNK/RNK ne le kot o bioloških (funkcionalnih) strukturah, ampak tudi o določenem jeziku, ki ga je mogoče izraziti vizualno.

Gregor Mobius je teoretik vizualno izraženih jezikov. 

Gregor Mobius

DNK – Protoopazovalec 

Kaj je življenje?1 Mogoče sploh nobeno živo bitje ne more ustrezno odgovoriti na to vprašanje. Nemara bi »objektiven« odgovor terjal stanje ali stališče, ki ne bi bilo ne živo ne mrtvo, nekakšno »tretje stanje«, ki ne bi bilo ne eno ne drugo ali pa bi bilo kombinacija obojega, od koder bi bilo mogoče opazovati in razločiti žive in mrtve entitete. Kot živ opazovalec ne morem dojeti ali opredeliti tega tretjega stanja, saj mora biti opazovalec živ, da bi bil podvržen spremembam in da bi sploh lahko opazoval.

Vsak živ opazovalec premore sposobnosti, ki mu omogočajo interakcijo z okoljem (čuti), obdelavo in shranjevanje informacij ter ustrezno odzivanje. Zdi se, da se večina živih opazovalcev ne dojema kot ločenih od sveta okrog sebe. Obstajajo pa živi opazovalci, ki se te ločenosti zavedajo. Razumejo tudi, da dela okolja (sveta) ne bo opazovalec nikdar izkusil, temveč mu bo ostal neznan, in da je del opazovalca ločen od okolja, da ni del sveta: ta del je tisto, čemur bi lahko rekli »jaz«. To je tiste vrste opazovalec, ki je dejansko sposoben samoopazovanja oziroma samorefleksije. Vsak živ opazovalec ima svoj začetek (rojstvo) in konec (smrt), a le samorefleksivni opazovalec se tega tudi zaveda.

Pri vsem tem pa je bistveno, da k vsakemu opazovanju sodi tudi proces spreminjanja, bodisi spreminjanja opazovalca ali opazovanega. Ko opazovalec opazuje svet, spreminja tako svet kot sebe. Ko je s prvo živo molekulo nastopilo življenje, je obenem nastopilo tudi njegovo okolje. Toda samozavedanje opazovalca implicira tudi zavedanje okolja (sveta), kar pa ni mogoče brez spomina.

Spomin bi lahko opredelili kot množico informacij ter algoritem za njihovo shranjevanje in priklicevanje. Ker se informacije shranjujejo v določenem vrstnem redu, gre za ireverzibilen proces, ki ga lahko povežemo s pridobivanjem spomina in ki je nasprotje entropije. Teče od stanja nizke organiziranosti (manj informacij) do stanja višje organiziranosti (več informacij). Če si zapomnimo začetno stanje (nizka entropija), ga lahko primerjamo s končnim stanjem (visoka entropija). Prav spomin pa je tisto, zaradi česar ta razloček sploh lahko potegnemo. Celotno evolucijo življenja bi lahko razumeli kot proces pridobivanja spomina. Spremembe tečejo v določeni smeri, ireverzibilno in od preprostejših h kompleksnejšim tipom organiziranosti živih bitij. Videti je, da bi evolucijo življenja lahko razumeli kot antientropičen in ireverzibilen proces. Ker lahko samega opazovalca vidimo kot odsev, podobo njegovega okolja, z naraščajočo kompleksnostjo živega organizma (opazovalca) narašča tudi kompleksnost podobe sveta, ki jo kodira. Interpretacija okolja, »vtisnjena« v najstarejšo živo molekulo, je bila zelo preprosta, najverjetneje binarnega značaja. Upravičeno lahko domnevamo, da so se te prve množice informacij nanašale na določene lastnosti okolja, ki so bile ključnega pomena za ohranjanje celovitosti žive molekule, z drugimi besedami, za njeno preživetje: denimo na razlike med vročim in mrzlim ali temo in svetlobo. Da bi najzgodnejše življenje prepoznalo te lastnosti v okolju, je moralo vedeti, kaj je vroče in kaj je mrzlo, kar pomeni, da je morala biti ta vednost vgrajena, shranjena v njegovi molekularni strukturi. Moral pa je biti trenutek, ko se je v živi molekuli prvikrat pojavila nova kombinacija, ki ji je omogočila razločevati vroče od mrzlega in je tako izboljšala njene možnosti za preživetje. Ker danes obstaja življenje, lahko utemeljeno domnevamo tudi, da je bila ta rudimentarna vednost o okolju, ta najstarejša podoba sveta, ki jo je pridobila prva življenjska oblika, ključnega pomena in dovolj točna, da se je ohranila skozi vse naslednje razvojne stopnje življenja vse do današnjega dne. Najbrž bi jo lahko našli v verigah DNK katerega koli sodobnega živega bitja. Razumljivo je, da se raziskovanje DNK osredotoča predvsem na biološke lastnosti tega ali onega zaporedja ali verige ali na to, kakšno funkcijo opravlja v živem organizmu. Poleg 26 tega, kaj določeno zaporedje DNK počne, pa bi bilo zanimivo ugotoviti tudi, ali premore kakšne vrste pomen, in če ga premore, kakšen je ta pomen. Kakšno vednost bi lahko kodiralo zaporedje DNK in kako bi jo lahko prepoznali in razbrali? Odgovor na ta vprašanja bi najprej zahteval ustrezen način razumevanja DNK in RNK kot neke vrste jezika.

Z vizualno metodo, ki jo uvaja ta knjiga, sem hotel ponuditi prav takšen jezik. Temelji na specifični reprezentaciji zaporedij DNK/RNK, ki so vizualno izražena prek dobro znanih formalnih razmerij, izpeljanih predvsem iz vizualnih lastnosti prvin, ki jo sestavljajo. Metoda temelji na petih ločenih vrednostih sive lestvice, zaporedja pa so urejena v dvodimenzionalne matrike iz 3 x 4 kvadratkov. S temi različnimi tipi strukture, strukture vrednosti in strukture pozicij, je mogoče generirati slike, ki jih povezuje niz formalnih pravil, ki bi jih lahko razumeli kot sintaktična. Nadalje lahko na to obliko reprezentacije navežemo tudi določene pomene, ki bi sestavljali nekakšno semantiko DNK. Peterico vrednosti sive lestvice na primer beremo kot petero baz DNK in RNK, njihova razmerja pa so izpeljana iz lastnosti ustreznih vrednosti. Vse pare baz bi recimo lahko definirali z enim samim pravilom: 50 % vrednostna razlika med bazama. Vrednostim, ki predstavljajo baze, bi lahko pripisali tudi dodatne pomene. Vrednosti »belo« in »črno« bi lahko brali ne le kot U in T, temveč tudi kot mrzlo in vroče, ali kot temno in svetlo, ali pa tudi kot veliko in majhno, oddaljeno in bližnje; in v nekaterih distribucijah vrednosti v matriki 3 x 4 bi lahko prepoznali visoko organizirana stanja, v drugih pa stanja entropije.

Skratka, videti je, da je poleg tega, da na DNK gledamo kot na funkcionalno (biološko) entiteto, v njej možno videti tudi specifičnega živega opazovalca, v katerega je vtisnjena (v katerem je shranjena) določena vednost, kot množico informacij o njegovem okolju (svetu), ki jo je mogoče prevesti in razložiti skozi jezik z vizualno izraženo semantiko. Ta pristop bi lahko omogočil zelo drugačno razumevanje DNK, a tudi nas samih (kot kompleksnega izraza DNK) in čudno domačega sveta okrog nas.

Prevedla Katja Zakrajšek

1 What is life? je naslov znamenite knjige Erwina Schrödingerja iz leta 1944. Opisna in nepopolna definicija bi se nemara lahko glasila takole: Življenje je samoorganizirana snov, ki prek opazovanja, rasti in razmnoževanja ohranja in izboljšuje svoje strukturne in funkcijske lastnosti.