Simon Berkovich
(cały tekst)
Informacja zawarta w genomie jest niewystarczająca do sterowania rozwojem organizmu, dlatego też miejsce faktycznych dyrektyw działania i funkcjonowania genomu pozostaje niejasne. W niniejszej pracy sugeruje się, że informacja genomowa odgrywa rolę “kodu kreskowego”. Struktura DNA przedstawia liczbę pseudolosową (PRN) ze znacznikami klasyfikacyjnymi, a więc organizmy są charakteryzowane przez DNA tak, jak książki biblioteczne są charakteryzowane przez numery katalogowe. Opracowanie interpretacji “kodu kreskowego” DNA implikuje infrastrukturę fizycznego Wszechświata jako miejsce przetwarzania informacji biologicznej.
Dzięki PRN-om dostarczanym przez DNA obiekty biologiczne mogą współdzielić te obiekty w trybie Code Division Multiple Access (CDMA), podobnie jak w przypadku komunikacji w telefonii komórkowej. Mówiąc obrazowo, populacje obiektów biologicznych we Wszechświecie fizycznym można postrzegać jako społeczność użytkowników w Internecie z bezprzewodowym dostępem CDMA. Fenomen Życia jako zbiorowej czynności przetwarzania informacji ma niewiele wspólnego z fizyką i należy go traktować z metodologią projektowania inżynierskiego. Koncepcja funkcjonalności “kodu kreskowego” DNA konfrontuje opisowe doktryny naukowe z unikalnym operacyjnym schematem sterowania informacją biologiczną. Uznanie tej koncepcji wymagałoby poświęcenia światopoglądu współczesnej kosmologii.
Spis treści
Preambuła
1. Uwagi wstępne
2. Tezy podstawowe
3. Niewidzialna biologiczna informatyka
4. DNA jako klucz do zasobów informacyjnych fizycznego Wszechświata
5. Paradoksy składu genomu
6. Istotna rola indywidualności biologicznej
7. Losowość struktur DNA
8. Cykl życia
9. Dwa scenariusze katastrofalnego przerwania przepływów kontrolnych
9.1. Wpływ substytucji genów
9.2. Wpływ materiałów niegenetycznych
10. Eksperymenty z krzyżowaniem genomów i zakłóceniami
11. Wnioski
12. Podziękowania
Preambuła
Ograniczony sukces praktyczny można osiągnąć przy błędnej teorii naukowej. Tak więc budowa i eksploatacja maszyn parowych doskonale współgrała z niewinną ideą, że ciepło jest cieczą. I ten przykład nie jest rzadkim wyjątkiem. Jednak podważanie racjonalnej myśli błędnymi wierzeniami prowadzi w końcu do ślepego zaułka. Szczególnie mylące jest przekonanie o związkach przyczynowych przy braku wystarczających informacji. Załóżmy, że komuś przedstawiono nieruchomy obraz, a następnie pokazano mu ruchome obrazy, twierdząc, że te ruchome obrazy pochodzą od tego nieruchomego obrazu. Dla rozsądnej osoby taki związek może być tylko nominalny, jak związek między reklamą na pudełku a pełnowartościowym filmem w tym pudełku.
Radykalny postęp naukowy wymaga nowej metodologii. Tak więc rozwój rachunku różniczkowego został zapoczątkowany przez mechanikę Newtona. Ale, “wielka era fizyki matematycznej już się skończyła” (Berlinsky, 2001). Zrozumienie złożonych zachowań musi opierać się na podejściu algorytmicznym. Postęp biologii wymaga nowej metodologii – metodologii inżynierskiego projektowania systemów przetwarzania informacji. Metodologia projektowania inżynierskiego ma szersze możliwości niż zwykłe zastosowanie modelowania komputerowego. Metodologia ta zajmuje się drobnymi punktami konstrukcyjnymi, które w programowaniu komputerowym mogą być pominięte.
Przełom następuje wraz z opracowaniem modelu automatu komórkowego, który przedstawia świat fizyczny jako gigantyczną maszynę do przetwarzania informacji. Fenomen Życia to aktywność sieciowa, w której obiekty biologiczne postrzegane są jako społeczność użytkowników w “Internecie” fizycznego Wszechświata. W naszych czasach, gdy wszystko idzie w stronę cyfrową z niesmaczną trywializacją i zaskakującą skutecznością należy sparafrazować zauważoną uwagę Edwarda Tellera: “Technologia dnia dzisiejszego jest nauką jutra”. Istotę proponowanej organizacji przetwarzania informacji biologicznej można rozjaśnić rozważając złożoność problemu “czarnej skrzynki” w samolotach dla ewentualnego odzyskania informacji związanych z katastrofą. Prostsze i bardziej efektywne rozwiązanie przedstawia projekt, w którym wymagane informacje są zbierane poza lecącym samolotem poprzez komunikację.
Zaproponowana koncepcja jest bardzo ogólna i może być oprotestowana z każdej strony. Najlepsza dostępna nauka interpretuje genom jako zbiór jednostek “odpowiedzialnych” za określone cechy (gen na inteligencję, gen na kształt twarzy, gen na określoną chorobę itp.) Interpretacja ta jest “częściowo poprawna” i można ją porównać do opisu historii filmowej przez postacie pokazane na nieruchomym zdjęciu. Przed wiekami Molier ośmieszył takie podejście swoją osławioną “vis dormitiva” (opium jest skuteczne, bo ma “moc usypiającą”).
Powszechne opisy procesów biologicznych nie wytrzymują rutynowej analizy inżynierskiej. Funkcjonowanie systemów żywych ma niewiele wspólnego z fizyką i chemią. Jest to problem kontroli informacji. Interpretacja DNA jako “kodu kreskowego” dostarcza naturalnego wyjaśnienia dla dwóch zaskakujących faktów: paradoksu N – jak można zbudować organizm z genomu pozbawionego informacji oraz paradoksu C – dlaczego bardziej złożone organizmy mają mniej złożone genomy. Cząsteczki DNA poprzez komunikację otrzymują sygnały sterujące, dzięki czemu krótsze struktury uzyskują przewagę operacyjną. Najprościej mówiąc, DNA to nazwa etykiety i do pewnego stopnia krótsza nazwa jest zaletą.
1. Uwagi wstępne
“Jedną z najgłębszych zagadek natury jest kontrast martwej i żywej materii” (Weyl, 1949). Wyobrażenie sobie żywych organizmów jako maszyn rządzących się prawami fizyki i chemii rodzi sakramentalne pytanie, czy “żywa materia” posiada jakieś właściwości, które nie są właściwe “martwej materii”. W każdym razie, dlaczego i w jaki sposób zmiana w zachowaniu materii martwej i żywej następuje tak gwałtownie?
Sedno zagadki żywej materii leży w pochodzeniu kontroli informacji. Problemem jest to, w jaki sposób obiekty biologiczne uzyskują wskazówki w cyklu życia, gdy wyłaniają się z niebytu i ulegają jego degradacji. W tym artykule organizacja przetwarzania informacji biologicznych jest traktowana wyłącznie w kategoriach „projektowania inżynierskiego”. Osobną kwestią są odwieczne spory nad delikatnymi kwestiami pochodzenia i prawdziwego sensu Życia.
Współczesna nauka mocno opiera się na przekonaniu, że Życie jest jedynie produktem ubocznym procesów materialnych. Cykl życia organizmu biologicznego jest traktowany jako sekwencja przejść z jednej konfiguracji molekularnej do drugiej. Takie spojrzenie jest problematyczne pod wieloma względami. Szczególnie mylący jest fakt, że strukturalna złożoność genomu jest niewystarczająca dla rozwoju organizmu.
Deficyt informacji genomowej ma być kompensowany poprzez “interakcję ze środowiskiem”. W naszej sugestii, informacja w genomie nie odgrywa swojej tradycyjnej roli danych czy instrukcji. Zamiast tego, informacja zawarta w makrocząsteczkach DNA przedstawia liczbę pseudolosową (PRN), jak na przykład kod kreskowy. Struktura DNA nie jest prymitywnym nośnikiem stałych zasobów informacji, ale kluczem identyfikacyjnym, który zapewnia unikalną specyfikację organizmu w ramach szerokiej taksonomii. Wykorzystując “kod kreskowy” DNA jako klucz do komunikacji bezprzewodowej za pomocą techniki CDMA (Code Division Multiple Access) organizmy biologiczne uzyskują dostęp do nieporównywalnie bogatszych możliwości przetwarzania informacji.
Jak podobieństwo dziecka do ojca może być przekazywane przez deficytowy informacyjnie genom? Interpretacja DNA jako “kodu kreskowego” wskazuje po prostu, że funkcjonowanie obiektów biologicznych nie może być oparte na materialnych konfiguracjach. Aby zrozumieć fenomen Życia, należy rozważyć infrastrukturę informacyjną leżącą u podstaw świata materialnego. Idea, że Życie związane jest z niematerialnymi procesami informacyjnymi we Wszechświecie, przewijała się, w takiej czy innej formie, przez całą historię ludzkiej cywilizacji. W proponowanej konstrukcji idea ta jest powiązana z modelem automatu komórkowego świata fizycznego. Podstawowe filary tego modelu – komponenty sprzętowe i architektura oprogramowania – zostały przedstawione w załącznikach A i B.
W dodatkach A i B rozważane są problemy ogólne: jak funkcjonalność “kodu kreskowego” wpływa na pogląd na fizyczny Wszechświat i jakie zmiany wprowadza w obliczeniowym schemacie przetwarzania informacji biologicznej. Główny trzon pracy koncentruje się na zagadnieniach funkcjonalności “kodu kreskowego” DNA, które są przedmiotem bezpośredniej troski biomedycznej.
2. Tezy podstawowe.
1. Funkcjonalność “kodu kreskowego” w DNA nadaje genomowi znaczenie operacyjne.
2. Ilość informacji zaangażowanych w biologiczne przetwarzanie informacji jest ogromna. Komplikacje w biologii fundamentalnej odzwierciedlają po prostu fakt, że informacja związana z Życiem i Umysłem przytłacza zróżnicowanie świata materialnego.
3. Biologia musi przestrzegać “podstawowego prawa wymaganej różnorodności”, które mówi, że osiągnięcie odpowiedniego wyboru “jest absolutnie uzależnione od przetworzenia co najmniej takiej ilości informacji. Przyszła praca musi respektować to prawo, albo zostanie oznaczona jako daremna jeszcze przed jej rozpoczęciem” (Ashby, 1962).
4. Badanie biologicznego przetwarzania informacji musi opierać się na metodologii projektowania inżynierskiego. Istnieje granica złożoności, którą wszystko może wytrzymać – projekt musi być wykonany z „oszczędnością i elegancją”.
5. Czyste techniczne aspekty realizacji procesów informacyjnych we Wszechświecie fizycznym nie powinny być mieszane z filozoficznymi i metafizycznymi pytaniami o wyższy sens.
6. Problemy takie jak sposób przechowywania wspomnień w mózgu prawdopodobnie nie zostaną dotknięte przez odkrycie ostatecznej teorii w fizyce (Weinberg, 1992). Zrozumienie biologicznego przetwarzania informacji przyjdzie wraz z ponowną rewitalizacją koncepcji eteru (Wilczek, 1999; Davis, 2001). Fundamenty fizyki muszą zostać zrewidowane w związku z zaangażowaniem informacji:
1). Materialna struktura cząsteczek DNA nie zawiera wystarczającej różnorodności, aby mogła służyć jako repozytorium dyrektyw kontrolnych dla organizmów żywych (Claverie, 2001).
2). Istniejący obraz dróg informacyjnych we Wszechświecie fizycznym jest niepełny. Wpływ informacyjny splątania kwantowego za procesami materialnymi rozprzestrzenia się co najmniej 107 szybciej niż światło (Seife, 2000).
3). Współczesna kosmologia nie dba o struktury informacyjne we Wszechświecie. Zamiast tego większość Wszechświata (95%) ma być wypełniona nieuporządkowanym materiałem “ciemnej materii” i “ciemnej energii” (Cowen, 2001).
7. A. Einstein stwierdził: “Pewnego dnia zrozumiemy całą rzecz jako jedną, cudowną wizję, która wyda się tak przytłaczająco prosta i piękna, że wszyscy powiemy sobie nawzajem — Och, jak mogliśmy być tak głupi tak długo? Jak mogło być inaczej?” Jak na ironię, Einsteinowska koncepcja ogólnej względności jest podstawową barierą na drodze do Wszechświata zdominowanego przez informację.
8. Głównym instrumentem w postępie wiedzy jest Experimentum Crucis – decydujący eksperyment, który wykazuje czysty fakt negujący teorię pretendenta. Dowody potwierdzające nie zapewniają logicznej poprawności teorii naukowej – moment prawdy przychodzi przez negację. Decydujące znaczenie Experimentum Crucis w naukach przyrodniczych można porównać do kontrprzykładu w matematyce i alibi w prawie.
9. Implikacje funkcjonalności “kodu kreskowego” w DNA uderzają w podstawy nauki, a tym samym mogą doprowadzić do szoku kulturowego. Kompleksowy model Wszechświata z konieczności pociąga za sobą nadmiar rozmaitych drobnych szczegółów, które trudno i żmudnie prześwietlić.
10. Przekonująca siła sugerowanej idei zostanie zwiększona dzięki pewnym nieodpartym okolicznościom:
1). Intensywne badania pseudolosowego składu genomu ujawniłyby bardzo ograniczoną wiedzę o istocie Życia, jeśli w ogóle.
2). Zaproponowana koncepcja przewiduje zaskakująco destrukcyjne efekty krzyżowania się i interferencji w klonach. W obliczu zbliżającej się masowej produkcji klonów, takie istotne efekty nie mogłyby pozostać niezauważone.
3). Szereg zaburzeń organizmu, jak np. “choroba szalonych krów”, może mieć swoje źródło w nieprawidłowym funkcjonowaniu podstawowego mechanizmu przetwarzania informacji poniżej poziomu konwencjonalnej fizjologii.
3. Niewidzialne obliczenia biologiczne
Stwierdzenie, że obiekty biologiczne muszą być wspierane intensywnymi obliczeniami jest truizmem, ale ścieżki informacyjne w świecie fizycznym pozostają niezbadane. W szerokim spektrum spekulacji organizacja biologicznego przetwarzania informacji jest w jakiś sposób związana z mistyfikacją procesów holistycznych. I tak, w (Talbot, 1991) procesy biologiczne są związane z holograficznym mechanizmem Wszechświata. Proponowany schemat biologicznego przetwarzania informacji uzyskuje sprzętowe wsparcie z holograficznego mechanizmu modelu automatu komórkowego świata fizycznego (Załącznik A).
Praca mechanizmu holograficznego wymaga źródła spójnych fal odniesienia, rejestracji i rekonstrukcji. Istotną cechą proponowanego modelu automatu komórkowego jest ciągłe generowanie synchronizacji i desynchronizacji, które rozprzestrzeniają się po całym Wszechświecie z częstotliwością ~1011 Hz. Te falowe aktywności dostarczają fal odniesienia dla zapisów i rekonstrukcji. Wewnętrzny rytm o częstotliwości ~1011 Hz przenikający cały Wszechświat służy jako generator impulsów zegarowych dla wszystkich systemów biologicznych.
Obecność generatora zegarowego o częstotliwości ~ 1011 Hz wiąże się z klasą efektów biologicznych, które rozwijają się bez widocznych przyczyn pod subtelnym wpływem mikrofal o tej częstotliwości. “Na podstawie eksperymentów nad falami milimetrowymi (…) można z uzasadnioną pewnością stwierdzić, że fale te powodują efekty, które nie mogą być rozumiane ani w kategoriach ogrzewania, ani poprzez bezpośrednie działanie pól elektrycznych fal. Wynika z tego, że fala elektromagnetyczna działa jak wyzwalacz zdarzeń, na które system biologiczny jest już przygotowany” (Fröhlich, 1980).
W porównaniach mózgu i komputera panuje wielkie zamieszanie. Liczba zdarzeń przełączania na sekundę najwyraźniej wskazuje na co najmniej 10 000-krotną przewagę komputera nad mózgiem (patrz np. Hillis, 1985): “Zatem sama moc obliczeniowa komputera powinna być znacznie większa od mocy obliczeniowej człowieka. A jednak wiemy, że rzeczywistość jest właśnie odwrotna. Gdzie obliczenia poszły źle?”
Powolne obwody neuronowe nie mogą dostarczyć znacznej mocy obliczeniowej. Niezwykle wysokie możliwości przetwarzania informacji przez mózg muszą być związane z innym mechanizmem sprzętowym. Rozwiązanie zagadki organizacji mózgu powinno liczyć na pozaustrojowe umieszczenie ludzkiej pamięci (Berkovich, 1993). Przetwarzanie informacji w mózgu oparte jest na holograficznej pamięci Wszechświata działającej z charakterystyczną częstotliwością ~1011Hz. Organizacja ta stosuje niekonwencjonalny model obliczeniowy wykorzystujący szybką pamięć i wolne elementy przetwarzające. Experimentum Crucis dla proponowanej koncepcji rozwija paradoksalne obserwacje Gregory’ego, 1959 (Załącznik B).
Podstawową infrastrukturą informacyjną fizycznego Wszechświata – miejscem informacji biologicznej – jest sieć automatów komórkowych składająca się z węzłów przetwarzających. Świat materialny nie odpowiada “sprzętowi” tej sieci, jak pospiesznie sugerowałaby powierzchowna refleksja. Zamiast tego, elementarnymi składnikami świata materialnego są wzorce działań synchronizacyjnych. Te wzorce synchronizacji, posiadające odpowiednie właściwości cząstek elementarnych, mogą być łączone razem zgodnie z konwencjonalnymi prawami fizyki i chemii w atomy, cząsteczki i materię masową (Załącznik A).
Populacja obiektów biologicznych korzystających z zewnętrznych zasobów przetwarzania informacji Wszechświata fizycznego może być postrzegana jako społeczność użytkowników w Internecie. W tej analogii obiekty biologiczne mogą być traktowane jako “migrujące agenty oprogramowania”. Genom stanowi “kartę dostępu” do zasobów sieci. Mózg człowieka jest “terminalem” podłączonym do sieci, a nie samodzielnym komputerem, w słynnych słowach poetyckich: “Żaden człowiek nie jest wyspą”. Istnieje podobieństwo w działaniu ludzkich umysłów i wyszukiwarek. Rozłożenie cennej zawartości ludzkiej pamięci na całą sieć, a nie przechowywanie jej w jednym podatnym miejscu, jest oczywistą zaletą projektu. Główna obawa o zdolność żywych systemów do wytrzymania trendu destrukcji narzuconego przez zasadę wzrostu entropii (Schrödinger, 1992) odchodzi w niepamięć, ponieważ stabilizacja dużych kompleksów molekularnych jest podtrzymywana przez zewnętrzne sygnały kontrolne.
4. DNA jako klucz do zasobów informacyjnych fizycznego Wszechświata
Centralnym problemem dla proponowanej organizacji biologicznego przetwarzania informacji jest to, jak rozdzielić urządzenia do przetwarzania informacji fizycznego Wszechświata pomiędzy miliardy żywych systemów. Rozwiązanie tego problemu związane jest z działaniem “kodu kreskowego” w DNA (Berkovich, 1999a i 1999b).
Określona instancja genomu tworzy specyficzny wzór oscylacji konformacyjnych w chromosomach. Wzorzec ten moduluje fale holograficzne w infrastrukturze informacyjnej świata fizycznego. Jednocześnie chromosomy są podatne na te wzorce oscylacji, więc DNA może je wydobywać z odpowiednio zmodulowanych fal przychodzących. Zestaw wzorców modulacji DNA w różnych chromosomach reprezentuje liczbę pseudolosową (PRN) charakteryzującą określony skład genomu. Ten PRN służy jako “kod kreskowy” wyróżniający dany organizm w całym systemie innych istot żywych.
Obiekty biologiczne posiadające różne PRN-y w różny sposób modulują swoją transmisję informacji.
Pasmo komunikacyjne fizycznego Wszechświata może być współdzielone za pomocą techniki CDMA (Code Division Multiple Access). Na tej samej zasadzie realizowany jest współdzielony dostęp do adresowalnej treściowo pamięci holograficznej. Podejście CDMA do problemu podziału pasma jest stosowane w technologii telefonii komórkowej. Mówiąc obrazowo, można powiedzieć, że DNA nie jest “schematem” budowy organizmu, ale raczej “telefonem komórkowym”, poprzez który otrzymuje się dyrektywy dla tej budowy.
Odpowiedź na sakramentalne pytanie, co powoduje drastyczne różnice między “żywą materią” a “martwą materią” leży w wielkości zaangażowanych cząsteczek. Krótki PRN związany z małymi formacjami materialnymi może odebrać jedynie hałaśliwe tło transponowane jako długozasięgowe korelacje kwantowe. Długi PRN może podtrzymać solidną wymianę informacji, więc makrocząsteczki DNA służą jako nadajniki i odbiorniki CDMA. Makrocząsteczki DNA działają również jako mikroprzekaźniki materializujące sygnały sterujące w celowe zdarzenia biologiczne. Kiedy wzór modulacji słabych sygnałów przychodzących pasuje do wzoru konformacyjnych oscylacji wzdłuż dużej struktury DNA, wpływ tych sygnałów może być wzmocniony i przekształcony w namacalne działanie mechaniczne.
Poszczególne obiekty biologiczne mogą współdzielić zasoby przetwarzania informacji fizycznego Wszechświata – pasmo komunikacyjne i adresowalną zawartość holograficznej pamięci masowej – ponieważ PRN ich struktury DNA tworzą coś, co nazywa się sekwencją rozprzestrzeniania (zob. np. Stallings, 2001). Efektywnie, długa sekwencja rozprzestrzeniania się koduje transmisję jednego bitu informacji z odpowiedniego źródła. Kiedy sygnał jest odbierany, transmitowany bit informacji jest wyodrębniany poprzez zastosowanie tej samej sekwencji rozprzestrzeniającej w celu usunięcia kodowania. Szybkość transmisji sekwencji rozprzestrzeniania jest znacznie większa niż szybkość transmisji rzeczywistych danych.
Z takiej organizacji przetwarzania informacji biologicznej wynika kilka “inżynierskich” korzyści:
– przesyłana informacja uzyskuje ochronę przed różnego rodzaju zniekształceniami;
– tylko właściciel unikalnej sekwencji rozsiewczej dowodzi jej transmisją;
– wiele obiektów biologicznych może niezależnie korzystać z dostępnego pasma i pamięci masowej przy bardzo niewielkich zakłóceniach.
Aby stworzyć działający system, sekwencje rozprzestrzeniające muszą być ortogonalne w tym sensie, że działania różnych sekwencji powinny powodować wzajemne anulowanie. Stosowane są dwie ogólne kategorie sekwencji rozprzestrzeniających: sekwencje pseudolosowe i kody ortogonalne. Jako przykład tego ostatniego rozważmy zbiór czterech wektorów przedstawionych przez +1 i -1: (+1,+1,-1,-1), (+1,- 1,+1,-1), (+1,-1, -1,+1) oraz (-1,-1,-1). Każda para tych wektorów jest ortogonalna w tym sensie, że ich iloczyn punktowy wynosi 0.
Rozważmy teraz przypadek sekwencji pseudolosowych o bardzo dużym rozmiarze N. Dzięki prawu wielkich liczb różne długie sekwencje pseudolosowe będą w przybliżeniu ortogonalne z dokładnością do 1/(pierwiastek)N.
Aby różne organizmy mogły być rozdzielone informacyjnie, konieczne jest, aby ich struktury DNA były istotnie niepodobne. Sporadyczne zbliżenie struktur DNA różnych organizmów może powodować pewną korelację krzyżową, skutkującą niejednoznacznymi przejawami percepcji pozazmysłowej.
Systemy komunikacyjne CDMA mogą obsługiwać użytkowników przy różnych szybkościach transmisji danych. Można to osiągnąć poprzez zastosowanie kodów rozprzestrzeniających o różnej długości przy jednoczesnym zachowaniu ich ortogonalności: krótsze sekwencje rozprzestrzeniające muszą być ortogonalne do dowolnych segmentów o równej długości w ramach większych sekwencji rozprzestrzeniających. Na szczęście wymóg ten jest spełniany automatycznie dla zbioru sekwencji rozrzucających w postaci dużych liczb pseudolosowych. Czas transmisji bitu danych zakodowanego przez sekwencję rozprzestrzeniającą jest proporcjonalny do długości tej sekwencji. Bardzo ważne jest to, że użytkownicy z krótszymi sekwencjami rozprzestrzeniania pracują z większą prędkością transmisji.
5. Paradoksy składu genomu
Badanie cech genomu ujawnia dziwne fakty przeczące zwykłym oczekiwaniom. Wszystkie te rozważania sprzyjają koncepcji, że informacja o genomie jest raczej etykietą identyfikacyjną niż pojemnikiem z dyrektywami.
1. Z punktu widzenia teorii informacji genom jest tekstem złożonym z czterech liter nukleotydów DNA: A, T, C, G. Aby rozszyfrować ukryte znaczenie tekstu warto zacząć od oszacowania jego entropii statystycznej. Analiza entropii struktury DNA nie wykazuje znaczących odstępstw od losowości; wskazuje to na charakterystyczną właściwość etykiety identyfikacyjnej, a nie tekstu znaczącego.
2. Ogromne odcinki DNA w genomie nie służą niczemu i dlatego nazywa się je “śmieciowym DNA”. Geny operatywne stanowią zaledwie 3% genomu. Dla zestawu dyrektyw konstrukcyjnych taka nieoperacyjna redundancja jest marnotrawstwem. Interpretacja kodu kreskowego doskonale oddaje sens tej tajemniczej okoliczności: “śmieciowa” część struktury DNA przedstawia po prostu unikalny numer identyfikacyjny, podczas gdy geny operacyjne dostarczają znaczników klasyfikacyjnych zawierających informacje specyficzne dla danego osobnika i gatunku.
3. Można się spodziewać, że bardziej złożone obiekty biologiczne będą wymagały genomu o większych rozmiarach. Tak się jednak nie dzieje. I tak ilość DNA u niektórych gatunków ameb jest około 30 razy większa niż u człowieka. Pewną perypetią jest okoliczność z roślinami, które mają więcej DNA niż niektóre zwierzęta. Wydaje się więc, że ilość informacji w strukturze DNA ma niewiele wspólnego z jej możliwościami operacyjnymi. Ponadto dłuższy kod identyfikacyjny oznacza mniejszą szybkość transmisji sygnałów sterujących w komunikacji komórkowej. Tak więc mniejsze DNA jest korzystniejsze dla kontroli komórki niż większe DNA.
4. Istnieje wiele przykładów nieproporcjonalnej siły genów. I tak między człowiekiem a małpami jest bardzo mała różnica w genach – mniej niż 2%. Również genom myszy jest dość podobny do genomu człowieka. Jak to się więc dzieje, że niektóre geny stają się tak potężne w skutkach? W interpretacji kodu kreskowego DNA takie pytanie nie pojawiłoby się, ponieważ w etykiecie wszystkie litery są “równe”. Różnica w “sile” identyfikatorów jest różnicą w “sile” obiektów, które opisują. Analogicznie, w sklepie z zabawkami jedna różnica w kodzie kreskowym może odróżnić “muchę” od “słonia”.
5. Indywidualne różnice w genomie pojawiają się w sposób systematyczny jako drobne różnice między genami – polimorfizm pojedynczych nukleotydów (SNP). W przedstawionej koncepcji drobne różnice między genomami różnych organizmów nie są przypadkową okolicznością, lecz krytycznym czynnikiem niezbędnym do biologicznej indywidualności organizmów.
6. Z konwencjonalnego punktu widzenia nie jest jasne, dlaczego każda komórka rozwijającego się organizmu wielokomórkowego musi nieść cały zestaw chromosomów. Jednak fakt, że każda komórka niesie kompletny zestaw informacji genetycznej, jest niezbędny do sterowania organizmem. Dzięki funkcji kodu kreskowego w DNA znaczenie tego faktu jest jasne: niosąc kompletny zestaw cząsteczek DNA, każda komórka uzyskuje dostęp do tych samych urządzeń komunikacyjnych. W rezultacie organizm wielokomórkowy staje się spójnym systemem, którego elementy mogą działać pod scentralizowaną kontrolą.
7. Gdyby nie “kod kreskowy” interpretacja DNA, nie byłoby jasne, jak ten sam gen może odgrywać zasadniczo różne role w różnych kontekstach genomowych.
6. Istotna rola indywidualności biologicznej
Komórki o tym samym DNA mają wspólny klucz do zasobów przetwarzania informacji we Wszechświecie fizycznym. Jest to charakterystyczny znak biologicznej indywidualności organizmu, który poddaje jego komórki jednolitej kontroli. Unikalna struktura DNA zabezpiecza dla wszystkich komórek organizmu ten sam wycinek zasobów przetwarzania informacji fizycznego Wszechświata. Biologiczna indywidualność organizmów jest więc niezbędnym czynnikiem ich istnienia. Najwyraźniej biologiczna indywidualność organizmów przejawia się w działaniu układu odpornościowego. Wyróżniająca organizm charakterystyka zapewnia mu ochronę przed inwazją chorobotwórczych wirusów i bakterii. Układ ten odpowiada za rozpoznanie patogenów i wytworzenie armii specyficznych przeciwciał.
Układ odpornościowy wykonuje szereg skomplikowanych zadań:
(1) regulowanie odpowiedzi immunologicznych w celu rozróżnienia antygenów “swoich” i “nie swoich”,
(2) kodujące cały repertuar około 1 miliona możliwych przeciwciał,
(3) zorganizowanie pamięci immunologicznej, która może przechowywać konkretną historię reakcji organizmu przez wiele dziesięcioleci. Dzięki sugerowanej organizacji przetwarzania informacji biologicznej zawiłe właściwości układu odpornościowego są wyraźnie wyjaśnione.