Геометрический код ДНК

Американские ученые из Северо-Западного университета нашли в ДНК скрытый «геометрический код». Они назвали его «вторым языком жизни». Этот код записан не привычным генетическим алфавитом химических соединений (A, C, T, G), а трехмерной формой молекулы ДНК. 

По словам руководителя этой научной работы, инженера Вадима Бэкмана, это открытие похоже на обнаружение чертежа, превращающего геном в живой микропроцессор. Результаты исследования опубликованы в Advanced Science. 

Форма влияет на содержание

Команда Бэкмана выяснила, что форма ДНК напрямую влияет на активность генов. ДНК сворачивается в «упаковочные домены», образуя «узлы памяти», которые хранят, стабилизируют и воспроизводят активность генов. Вот как это описывает участник исследования, Игал Шлейфер:

Мы научились читать и писать на языке клеточной памяти. Эти узлы памяти — живые физические объекты, напоминающие микропроцессоры. И их возникновение не случайно.

Эволюция, оптимизировав форму генома, позволила ускорить доступ к информации и повысить эффективность ее хранения. Это открытие может объяснить быстрое развитие сложных организмов. Они формировались не из-за появления новых генов, а благодаря изменению использования уже существующих.

О том, как геном можно использовать для сохранения информации, читайте в статье «ДНК — природное хранилище данных»

«Геометрический язык»

Такой «геометрический язык» позволяет геному «обрабатывать данные», предсказывать потребности клеток и быстро адаптироваться к изменениям среды. Однако со временем точность кода снижается, что приводит к возникновению болезней и наступлению старости. Например, такие страшные болезни, как рак, болезнь Альцгеймера или болезнь Паркинсона напрямую связаны со сбоем в регуляции генов. Еще один участник научной группы, Луай Альмассальха, так описывает этот процесс:

Геометрический код помогает клеткам строить сложные ткани, но с возрастом этот язык теряет свою точность. 

Вот почему понимание этого кода открывает новые возможности для медицины. Открытие позволит восстанавливать или переписывать клеточную память, корректировать работу генов и предотвращать заболевания.

Новый взгляд на жизнь

Это исследование кардинально меняет представление о геноме. ДНК теперь рассматривается не только как последовательность химических букв, но и как вычислительная структура, геометрия которой помогает клеткам хранить информацию, «вычислять» и адаптироваться, объясняя сложность жизни на Земле. Ученые надеются, что результат их работы приведет к прорывам в биоинженерии, регенеративной медицине и биотехнологиях.