A DNS architektúrája

Minden élőlény saját felépítésére, működésére vonatkozó információi bele vannak kódolva a kromoszómák DNS-láncaiba, amely - ivaros szaporodás esetében - a szülők DNS-ének keveredéséből (rekombinációjából) jött létre. Például, az emberi ivarsejt által szállított teljes kromoszómakészlet (genom) 23 párosítatlan elemből áll, ezért az egészséges ember testi sejtjeiben 23 pár kromoszóma van, minden párban az egyik apai, a másik anyai. Minden kromoszóma egyetlen, hosszú DNS-fonalat tartalmaz, melynek bázissorrendje leírható az - adott szerves bázisokat (adenin, timin, citozin, guanin) tartalmazó nukleotidok - A,T,C,G betűjeivel. Az ember kromoszómáinak DNS molekuláiban hozzávetőlegesen 3,2 milliárd információegység (betű) van így, szakaszosan tárolva. Az emberi genom részletes vizsgálata során kiderült, hogy ebből mindössze 1,3%-a alkotja, azt a csupán 19 ezer gént, amelyek fehérjéket kódolnak, vagyis felépítik az emberi szervezetet. A fennmaradó részekből lineárisan nem olvasható ki semmi különös, ezért ezekről - egészen az elmúlt évekig - a genetikusok sem tudták mire valók. Hulladék DNS-nek nevezték el és csupán evolúciós maradványnak tekintették, melyeknek semmi szerepük sincs.

Mivel az átlagos emberi test közel százbillió (10¹⁴) sejtből áll, jogosan merül fel a kérdés, hogy hogyan határozhatja meg ilyen kevés gén tulajdonságainkat, sejtjeink pontos helyének és felépítésének információit? Nos, a válasz a lesajnált részekben rejlik. Igaz ugyan, hogy a gének tárolják azt az információt, hogy milyen alapelemekből épül föl a sejt, de az élet tervrajza a hulladék DNS-ben kódolt mintázatokban rejlik. Ráadásul ezek a szabályok nem lineárisan, hanem - a káosz elméletből ismert - fraktális geometriai alapon vannak rögzítve, amely kitűnő módszer az információ tömörítésére. A fraktáltömörítés az informatikában is használt megoldás, mellyel az eddigi legnagyobb képtömörítés érhető el. Az eljárás lényege, hogy iterációs algoritmussal megkeressük az eredeti képben található ismétlődő vagy hasonló képrészleteket és keresünk egy olyan transzformációt, mellyel az eredeti képrészlet a lehető legjobban megközelíthető. A tömörített adathalmaz így csak kevés eredeti képinformációt tartalmaz, hiszen a hivatkozásokra és a transzformációkra vonatkozó adatok adják a legnagyobb részét. A fraktáltömörítés nem szimmetrikus abból a szempontból, hogy bár a becsomagoláshoz óriási számítási kapacitás szükséges, a kicsomagolás mégis sokkal gyorsabban elvégezhető.

Az emberi test rengeteg olyan megoldást tartalmaz, amire a ráillik a - fraktáltömörítés által kihasznált - önhasonlóság. Vérereink elágazó és egyre finomodó hálózata minden élő sejt számára biztosítja a működéshez szükséges oxigént és tápanyagokat, ráadásul a salakanyagokat is elszállítja. A szív bal kamrájából kiinduló fő verőér egyre kisebb erekre ágazik szét. A legvékonyabb hajszálerek háromezerszer szűkebbek, mint a fő verőér és közel hatmilliárd található belőlük szervezetünkben. Hasonlóan fraktális felépítésű légúthálózatunk, melynek következtében tüdőnk kis térfogatban óriási aktív felülettel (70 m²) rendelkezik. Agyunk, bizonyos értelemben, maga is fraktál, de mindenesetre - a rendkívül összetett, elágazó hálózaton keresztül összekapcsolódó 100 milliárd idegsejttel - az univerzum legbonyolultabb képződménye.

Hogyan jönnek tehát létre ilyen csodálatos szerkezetek az informatika nyelvére lefordítva? Először is van egy hatalmas adattároló memória (DNS), mely redundáns (minden sejtmagban ott van ugyanaz), kétszer 23 partícióból áll (kromoszómák) és a négyes számrendszernek megfelelő kémiai állapotokat (A,T,C,G) tartalmaz. Egy partíción belül az adathalmazok (fehérjéket kódoló gének) és a végrehajtandó, lekódolt programok (piknonok, intronok, mikroRNS-ek, stb.) egymás mellett foglalnak helyet, így a „gép" önállóan is képes dolgozni, mert a kezelendő objektumokat és az utasításrendszert egyaránt ismeri. Ráadásul bizonyos részek tömörítve vannak, így az élőlényre vonatkozó rengeteg információ igen kis helyen is elfér.

Mivel minden ember megfelelő partíciójában ugyanakkora számú, ugyanolyan összetételű blokkok és szektorok vannak, a két adatállomány megfelelő szakaszainak cseréjével (rekombináció) létrejön egy harmadik, teljesen működőképes „egyed" tervrajza.

Ki lehet az, aki a DNS architektúráját ilyen precízen kitalálta? Ki írta meg hozzá a programokat? Ki találta ki, mely részek, hogyan legyenek tömörítve? Ki irányítja azt, hogy az új ember létrejöttekor minden szektor a megfelelő helyre kerüljön?

A „véletlen kiválasztódás" vagy „természetes szelekció" válaszok szerintem túl kevesek ide.