Bir genin mutasyonlara rağmen işlevini sürdürme yeteneği, temel matematikle şaşırtıcı bir bağlantı gösteriyor.
Bilim adamları, matematiğin "saf" bir dalından gelen bir anahtar işlevin, genetik mutasyonların işlevde ne sıklıkta değişikliklere yol açtığını tahmin edebildiğini keşfettiler.
Rakamların toplamı fonksiyonu olarak adlandırılan bu kurallar, aynı zamanda protein katlanmasının, bilgisayar kodlamasının ve fizikteki belirli manyetik durumların bazı yönlerini de yönetir.
Harvard Tıp Okulu'nda teorik fizikçi ve doktora ve MD adayı olan baş çalışma yazarı Vaibhav Mohanty, "Yapmaya çalıştığımız şeyin bir kısmı, doğada gözlemlenen bu eğilimlerin çoğu için evrensel bir açıklama bulmaktır" dedi.
Her genotip için - belirli bir genin DNA harfleri - bir fenotip veya nihai sonuç vardır: yeni bir protein veya hatta başka bir gen setini düzenleyen bir gen durumunda bir davranış. Belirli bir genotip, fenotipi değişmeden önce birkaç mutasyon biriktirebilir; nötr mutasyonların bu birikimi, evrimin ilerlemesinin ana yoludur.
Mohanty "Anlamak istiyoruz, gerçek fenotip mutasyonlara karşı ne kadar sağlam?" dedi. "Bu sağlamlığın oldukça yüksek olduğu gözlemlendi." Başka bir deyişle, DNA kodunu oluşturan "harflerin" veya baz çiftlerinin çoğu, çıktı değişmeden önce değişebilir.
Bu sağlamlık yalnızca genetikte değil, fizik ve bilgisayar bilimi gibi alanlarda da ortaya çıktığı için, Mohanty ve meslektaşları bunun köklerinin olası dizilerin temel matematiğinde yatabileceğinden şüphelendiler. Bu olası dizileri, görselleştirmesi imkansız olan bu küp üzerindeki her noktanın olası bir genotip olduğu, hiperküp olarak bilinen birçok boyuttan oluşan bir küp olarak tasavvur ettiler. Mohanty, aynı fenotipe sahip genotiplerin nihayetinde bir araya gelmesi gerektiğini söyledi. Soru şuydu, bu kümeler hangi şekli oluşturacaktı?
Yanıt, matematiğin pozitif tam sayıların özellikleriyle ilgili alanı olan sayı teorisinde bulundu. Bir fenotipin mutasyonlara karşı ortalama sağlamlığının, basamakların toplamı işlevi olarak adlandırılan işlevle tanımlandığı ortaya çıktı. Bu, küpteki her bir genotipi temsil eden rakamları toplayarak, genotipin ortalama sağlamlığına ulaşabileceğiniz anlamına gelir.
Mohanty, "Belirli bir fenotiple eşleşen beş genotip olduğunu varsayalım." Dedi. Yani, örneğin, DNA'nın beş harfli dizisi, her biri farklı bir mutasyona sahip, ama yine de hepsi aynı proteini kodluyor.
Araştırmacılar, bu beş diziyi temsil etmek için kullanılan rakamları toplamak, bu genotiplerin fenotipleri değişmeden önce alabileceği ortalama mutasyon sayısını verir.
Bu, ikinci ilgi çekici keşfe yol açtı: Bir grafik üzerinde çizilen bu rakam toplamları, bir Fransız tatlısının adını taşıyan (süslü kalıplanmış bir pudinge benzeyen) fraktal bir eğri olan, blancmange eğrisi denen şeyi oluşturdu.
Mohanty, fraktal bir eğride, "eğriyi yakınlaştırırsanız, sanki uzaklaştırmışsınız gibi tamamen aynı görünür ve sonsuz, sonsuz ve sonsuz yakınlaştırmaya devam edebilirsiniz ve aynı olur" dedi.
Mohanty, bu bulguların hata düzeltmeyle ilgili bazı ilginç sırları ortaya çıkardığını söyledi. Örneğin, araştırmacıların üzerinde çalıştığı doğal sistemler, dijital mesajlar veya CD'ler veya DVD'ler gibi veri depolamayı kurarken hataları insanlardan farklı şekilde ele alma eğilimindeydi. Bu teknolojik örneklerde, tüm hatalar eşit olarak ele alınırken, biyolojik sistemler belirli dizileri diğerlerinden daha fazla koruma eğilimindedir.
Mohanty, birkaç linchpin dizisinin ve daha sonra ana gen işlevine daha periferik olan diğerlerinin olabileceği genetik diziler için şaşırtıcı değil.
Mohanty, bu nötr mutasyonların dinamiklerini anlamanın sonunda hastalığı önlemek için önemli olabileceğini söyledi. Virüsler ve bakteriler hızla gelişirler ve bu süreçte pek çok nötr mutasyon biriktirirler. Bu patojenlerin samanlıkta iğneye konmasını önlemenin bir yolu olsaydı, örneğin, araştırmacılar patojenlerin daha bulaşıcı veya antibiyotiklere dirençli olma yeteneklerini engelleyebilirdi.
0 Yorumlar