이 고전적인 사실 So Romantic Post는 원래 2013 년 6 월에 출판되었습니다.
나비의 날개를 살펴보면 인생에 대한 교훈을 배울 수 있습니다. 그것은 아름답거나 깨지기 쉬운 것이 아니라 사라질 때만 너무 쉽게 감사하는 것이 아닙니다. 그러나 날개에서 명백한 모든 것이 드러나지 않습니다.
.한 색상이 다른 색으로 변하는 패턴의 가장자리에서 매우 가까이 보입니다. 팔 길이가있는 것처럼 경계는 갑작스럽지 않습니다. 선이 아니라 그라디언트입니다.
이것은 불확실성에 대한 교훈입니다.
나비의 색상은 비늘에서 나옵니다. 각각의 단일 세포는 단일 색조로 색소를 냈습니다. 패턴 경계에서 다른 색상의 스케일이 섞여 있습니다. 전환 및 음영은 믹스의 비율을 변경하여 달성됩니다. 아름답습니다. 또한 분자 생물학의 언어로 유전자 발현의 확률 적 메커니즘을위한 모델입니다.
각 척도의 운명은 선별되지 않습니다. 예를 들어, 삼키기 날개의 표면에있는 세포는 원래 노란색 또는 파란색 또는 검은 색으로 특화되지 않았습니다. 대신에 각 안료를 생산할 수있는 유전자가 포함되어 있습니다.
각 나비 스케일의 색상을 결정하는 것은 한마디로 우연입니다. 분자는 적절한 순간에 올바른 장소에서 세포 기계를 때리고 유전자는 특정 안료를 생성합니다. 그것이 일어날 것이라는 보장은 없습니다. 확률과 순간부터 순간적인 무작위성의 문제입니다. (동일한 확률 적 메커니즘은 단색으로 날개의 부분에 기초가된다. 그 부분에서, 한 가지 색상의 유전자를 트리거하는 분자는 최종 색상 결과가 보장되는 높은 농도로 존재한다.)
.생물학에서는 무작위성을 소음으로 생각하는 경향이 있으며, 우발적 인 요인, 오류의 산물-예를 들어, 유전자 돌연변이는 완벽한 사본을 만들어야하는 염색체-복제 시스템의 실수입니다. 무작위 돌연변이는 유해하거나 무의미하거나 유익 할 수 있지만 근본적으로 실수 입니다. , 질서있는 시스템에서 무질서한 편차.
나비의 날개를 너무나 놀랍게 만드는 것은 예측 능력이 그들의 색상의 기초가 아니라 확률을 활용했다는 것입니다 . 무작위성과 불확실성은 군주 또는 체커 스팟의 순서대로 기능적 패턴으로 변환됩니다. 그리고 이것에서, 나비의 날개는 독특하지 않지만 생물학에서 유비쿼터스 원리의 표현.
10 개의 고글의 힘을 발휘하고 세포 활동이 발생하는 위치, 소위 셀룰러 기계 수준으로 확대를 늘리겠습니다. 그러나 우리는 그 은유를 포기해야 할 것입니다. 세포는 실제로 복잡하고 업무를 수행하는 구조를 포함하지만“기계”라는 단어는 거시적 세계의 산물입니다. 우리는 기계를 미리 정의 된 목적으로 엄격하게 조립 한 것으로 생각합니다. 세포 수준에서 비유는 분리됩니다.
알려져 있고 알려지지 않은 이론적 인 이론적, 계산 및 실험 생물학의 주요 가장자리에서 셀룰러 기계가 재정의되었습니다. 그들이 만든 단백질은 일부 단계별 청사진에 따라 접고 전개되지 않고 작동하지 않습니다. 모양과 기능은 무한 에너지 이동, 원자의 움직임과 그들이 행하는 힘에 절묘하게 민감합니다.
셀룰러 공장 대신 블렌더가 대류 오븐으로 바뀌고 누군가가 걸을 때 칼로 휘젓는 주방이있는 식당이있는 식당을 상상해보십시오. 부엌 전체가 이와 같다고 상상해보십시오. 요리사와 준비 직원이 의도적으로 움직일 수는 있지만 도움이 될 수는 없지만 돌아 다니며 방황 할 수는 없으며 여전히 7 코스 식사는 문을 통해 굴러옵니다.
.의심 할 여지 없이이 은유는 고유 한 문제가 있지만, 세포 세계는 계속 흐르는 장소입니다. 그것은 무작위로 가득 차 있으며, 불확실성이있는 상황이 좁지 않을 때. 원자와 분자 및 그라디언트는 순간마다 변하고 그들과 단백질.
여기서 불확실성이 어디에서 오는지 물어볼 수 있습니다. 정말 불확실합니까? 우리가 세포의 모든 입자의 운동과 특성을 알고 있다면 모든 분자 운명이 예측 될 수 있습니까? 또는 양자 물리학은 모든 짜증나는 불확실성과 이상한 확률과 함께 생물학을 기본적으로 형성하면서 어떤 수준에서 방정식에 들어가나요?
우리는 알지 못하고 결코 할 수 없습니다. 공부하기가 너무 어려운 질문입니다. 어떤 경우이든, 특정 분자 활동은 무작위 또는 확률 론적으로 설명 할 수있는 가장 좋습니다. 그리고 우리는 세포 수준에서 세포의 운명 (배아 줄기 세포가 산소를 운반하거나 병원체를 식별하기 위해 자라는 신장 또는 간에서의 서비스를 위해 특수화 되더라도 세포의 운명이 신장 또는 간에서 서비스를 제공하는 것을 알고 있습니다).
특별한 것은이 모든 불확실성에서 형태가 발생한다는 것입니다. 제 3 조의 세포 분열에 1 조의 후에 동일한 두 쌍둥이는 실제로 우리 눈과 동일하게 보입니다. 장애가없는 순서 - 물론 동일한 게놈을 갖는 것은 동일한 결과를 보장하지 않습니다. 실제로, 세포에서의 확률 적 역할은 매우 다른 방식으로 개발 된 유전자 적으로 일치하는 효모 식민지가 매우 다른 방식으로 개발되었을 때 분명해졌습니다.
설명하는 것은 소위 후성 유전 학적 반응의 변화, 즉 환경과 상황에 따라 유전자 활동을 변화시키는 프로세스로, 생명의 예측할 수없는 요구에 따라 유기체가 생물학을 바꿀 수있게한다. 다른 효모 식민지는 상이한 후성 유전학을 가졌다; 그들은 불확실성에 다르게 반응했다. 그것은 그 자체가 우연의 산물, 일부“상속 된 확률 적 변화”의 산물일지도 모른다. 유전 적 유사성에도 불구하고 자손의 적응 가능성을 높이는 방법 인 진화론 적 베팅 헤징입니다.
다시 우리는 불확실성을 사용하여 생물학을 봅니다. 그리고 에피 게놈뿐만 아니라 게놈에서도 분명합니다. 우리가 우리 자신을 볼 때, 우리 각자에 대해 카피 메이킹 글리치에 의해 생성 된 몇 가지 명백한 임의의 오류가 포함되어 있습니다. 돌연변이는 게놈의 다른 부분에서 다른 속도로 발생합니다.
오류가 문제를 일으킬 가능성이 높기 때문에 특정 시퀀스가 진화 시간에 걸쳐 고정되는 경향이 있다고 말하는 것과 같은 것은 아닙니다. 대신, 무작위 오류가 처음에 발생할 수있는 전위 게놈을 가로 질러 변동합니다. 모든 세포 수준에서, 무작위성은 활용됩니다.
생화학 자 Arjun Raj와 Alexander van Oudenaarden은 저널 Cell > 셀에서“생화학 자 Arjun Raj와 Alexander van Oudenaarden은“무작위성과 결정론 사이의 대조적 인 연구”라고 썼다. . “생체 분자 상호 작용의 혼란에서 정확한 발달 조정에 이르기까지 살아있는 유기체는 내부 작업의 두 가지 모순적인 측면을 해결할 수 있습니다.”
이러한 해상도는 훨씬 더 높은 수준에서 발생합니까? 인구, 종, 공동체, 생태에서 우연한 패턴? 우리 자신의 삶에서? 우리는 사회를 보거나 세포를하는 방식으로 살 수는 없지만, 직관적 인 수준에서 그것을 느낍니다. Raj는“내 인생의 궤적에 대해 다시 생각하고 생각합니다. 나는 기차 에서이 사람과 충돌 하여이 문제를 일으켰습니다.”라고 Raj는 말했습니다. "많은 것들이 오랫동안 예측할 수 없지만, 지금은 예측할 수있는 것처럼 느껴집니다."
.나는 내 자신의 삶에 대해 생각합니다. 부모님은 기차에서 만났습니다. 가장 친한 친구는 지하철역, 수업, 하키 팀, 작문 과제에서 우연한 만남에서 나왔습니다. 나는 그들 없이는 내 인생을 상상할 수 없지만, 그 각 회의는 심하게 불안정했습니다. 그리고 왜 우정으로 멈춰야합니까? 질서와 장애가 임의의 패턴으로 보간되는 우주 자체의 수준으로 확장하지 않겠습니까?
아마도, 아마도 하나님이나 외계인 우주 학자 나 깊은 시간 또는 당신이 생각할 수없는 광대 함을 상상하기 위해 당신이 사용하는 모든 것의 관점에서, 우리는 다시 질서를 찾을 수 있습니다. 확실히 알고있는 사람; 우리는 결코하지 않을 것입니다. 하지만 우리는 나비의 날개와 경이로움을 볼 수 있습니다.
각주
1. 나비 날개의 색상을 안내하는 안료 합성 유전자는 비교적 간단하고 간단하기 때문에 이상적인 모델 시스템입니다. 그것이 규칙이 아니라 예외입니다. 대부분의 특성은 다층 세포 및 유전 적 관계를 포함합니다. 상호 작용 네트워크 내부에 자리 잡고있는 상호 작용의 네트워크, 종종 비선형 방식으로 행동하는 전체 생물학적 중첩 인형으로 동작합니다. 무작위성과 불확실성의 활용을 더욱 특별하게 만듭니다.
2.이 설명에는 일정량의 불확실성이 있습니다. 이 문제를 연구하는 일부 과학자들은 이것이 일어나고 있다고 생각하고, 우리가 셀 내부의 분자 및 원자 규모로 검색 할 수있는 생화학 적 데이터의 조각은 계산 모델과 일치하지만 느리게 진행됩니다.
.예를 들어, pnas 에 설명 된 단백질 폴딩 및 전개의 모델링을 취하십시오. 이 목적으로 사용되는 다른 기계보다 대략 100 배 더 강력한 맞춤형 디자인의 대규모 병렬 전용 하드웨어로 제작 된 기사. 하루 동안 완전한 전력을 발휘하면 10 마이크로 초의 분자 세포 역학을 모델링 할 수 있습니다. 2,737 년 동안 실행하면 1 초를 설명 할 것입니다.
Brandon Keim은 과학, 기술 및 자연에 대해 글을 쓰는 프리랜서 기자입니다. 그의 작품은 에 나타났습니다 유선, 이온, 과학 미국의 마음, 및 기타 간행물.
