I går kväll såg jag det senaste tillskottet till den dystra genren av populistiska tv-vetenskapsprogram (jag utesluter Horizon, som åtminstone försöker vara seriös).
En inte särskilt rolig irländsk komiker/spelprogramvärd och en ung journalist med en slående Bollywood-coiffure höll på med den framstående vetenskapsmannen, Sir John Sulston, eftersom det mänskliga genomprojektet ännu inte har bott mot cancer och förkylning, trots utgifter. så mycket av ”våra skattebetalares pengar”.
Sir John flinade svagt och bar det, och erkände till och med att forskare ibland spelar på politikers okunnighet för att få finansiering, men hans främsta motbevisning var att hur gener fungerar är mycket mer komplicerat än vad vare sig allmänheten eller till och med genetiker förstår. Detta ”backlash”-tänkande uppstår för att vi kanske har föreställt oss arvsmassan som en kokbok, där allt du behöver göra är att läsa av ett recept och baka det.
Alla som har skrivit datorprogram i ilska vet att självmodifierande program bäst undviks
Våra kroppar innehåller flera separata men samverkande informationsbearbetningssystem – nervsystemet (inklusive hjärnan), immun-, muskel-, metabola och skelettsystem, plus själva DNA:t – som bildar ett komplext heterogent nätverk som pratar med varandra via nerver, hormoner och andra kemiska signaler. Nyligen har ENCODE-projektet (ENCyclopedia Of DNA Elements) belyst hur komplext: sekvensen av baspar i DNA kodar bara för en liten del av den information som krävs för att styra våra kroppar, och de enorma sträckorna av det som brukade kallas ”skräp-DNA” ” är faktiskt switchar som modifierar ”runtime”-förloppet för beräkningarna.
Vi är mestadels byggda av proteiner, och proteinbaserade enzymer styr nästan all vår cellkemi. Gener är mallar från vilka dessa proteiner tillverkas, och även om varje cell i din kropp innehåller en fullständig kopia av ditt genom, är de flesta av dess gener avstängda. Annars skulle varje cell köra ut alla möjliga proteiner hela tiden och du skulle bli en stor (och mycket kortlivad) klibbig klump. Att selektivt slå på och av gener styr enskilda cellers aktiviteter, vilket i sin tur avgör hur våra kroppar växer, överlever och agerar i världen.
Det decennielånga ENCODE-projektet (finansierat av National Human Genome Research Institute) har identifierat de regioner av det mänskliga genomet där sådana kontroller verkar, och i september 2012 publicerade det 30 historiska artiklar som tilldelar funktioner till 80% av genomet. Eftersom detta är en PC-sajt kommer jag inte att uppehålla mig vid detaljerna, utöver att säga att kontroll utövas mestadels genom att stora proteiner som kallas histoner fastnar på DNA-sekvenser för att maskera dem från att uttryckas, eller genom att metylgrupper tillsätts som proppar till vissa baser . (Tidskriften Nature har en lysande interaktiv widget om du vill veta mer). Resultatet är att genetiken blev storleksordningar mer komplex, vilket gör vår otålighet med graden av medicinska spin-offs tragiskt felplacerad.
Vi kanske en gång har föreställt oss genomet som ett datorprogram, som ”exekverade” sina gener för att bygga våra kroppar och få oss att göra saker. Nu vet vi att det är mer som en databas med ritningar för datorkomponenter, snarare än programinstruktioner. Så var är de körbara filerna? Tja, de är proteiner som verkar i speciella cellulära miljöer.
Dessa proteiner tillverkas fortfarande av DNA, och var och när de görs beror på alla dessa genväxlar som ENCODE beskriver. Vissa av dessa instruktioner styr i sin tur hur DNA transkriberas, så det är ett dynamiskt, rekursivt, självmodifierande program vars beteende genereras i farten snarare än registreras i DNA-sekvensen (vilket mestadels är statisk data, utom ibland när en mutation inträffar eller ett virus infogar sin egen kod).
Alla som har skrivit datorprogram i ilska vet att självmodifierande program bäst undviks. Visst, när du är en kaxig nybörjare känns det smart att skriva självmodifierande kod, men det blir snart omöjligt att felsöka eller förstå. Microsoft flirtade en gång med självmodifierande kod för att välja olika hårdvarualternativ i tidiga versioner av Windows, men alternativen ställs nu in genom att läsa in externa konfigurationsfiler.
Så hur hanterar naturen det dynamiska, självmodifierande beräkningssystemet som är en levande organism? Svaret är genom 3,5 miljarder år av evolution, snarare än att studera algoritmer. Att klippa och sätta in gener för att bota en sjukdom är inte som att redigera programkod – vi har redan sett ett genetiskt medicinprojekt stoppats eftersom det gav testpersonerna leukemi.
