Как компьютерная инженерия предсказывает будущее синтеза генов?

Профессор Университета Цинциннати Эндрю Стекл и его студент Джозеф Риоло использовали историю развития микрочипов и крупномасштабных программных платформ в качестве прогностической модели для понимания другой сложной системы — синтетической биологии. Их анализ опубликован в журнале Scientific Reports.

Согласно исследованию, синтетическая биология обладает потенциалом стать «следующей эпохальной технологической вехой человечества после микроэлектроники и интернета».

Сравнение биологического и цифрового кода

Авторы проводят сравнение между биологическими и цифровыми языками программирования в терминах алфавита, слов и предложений. Однако они подчеркивают, что ДНК-код — комбинации аденина, гуанина, тимина и цитозина — рассказывает лишь часть сложной истории генов и опускает такие аспекты, как эпигенетика.

Функциональность биологических организмов описывается как:

• Снизу вверх, распределенная, самовоспроизводящаяся и недетерминированная.

В то время как дизайн и функциональность компьютерных систем:

• Сверху вниз, сконцентрированная, (пока) не самовоспроизводящаяся и детерминированная.

Прогноз на основе закона Мура

Исследователи применяют закон Мура — прогностическую модель для развития компьютерных чипов — к синтетической биологии. С 2010 года цена редактирования генов и синтеза геномов примерно снижалась вдвое каждые два года, следуя траектории, схожей с законом Мура.

Это означает, что:

• Синтез искусственного генома человека может стоить примерно 1 миллион долларов.
• Более простые применения, например, создание пользовательской бактерии, могут стоить всего $4000.

Сложность и возможности

Авторы задаются вопросом о сравнимой сложности:

«Можем ли мы сравнить сложность программирования истребителя или марсохода со сложностью создания генома бактерии?»

Ответ на этот вопрос определяет, является ли создание искусственной жизни принципиально невозможным или достижимым.

Этические соображения

Стекл и Риоло согласны, что способность создавать искусственную жизнь не обязательно несет в себе бремя или моральное право это делать.

«Это не то, что можно воспринимать легкомысленно. Нельзя делать что-то только потому, что это возможно. Следует учитывать философские и даже религиозные последствия».

Исследователи полагают, что биоинженерия, подобно компьютерным наукам, может стать неотъемлемой частью практически каждой отрасли и научной дисциплины.