Нуклеотидите са само началото. Вътре в ДНК е открит втори език – геометричен. И именно този език може да е в основата на нашата еволюция

Геометрия, която работи като микропроцесор и променя живота отвътре навън.

Учени от Северозападния университет са открили друго ниво на информация в ДНК – не химическо, а геометрично. Новото изследване показва, че самата триизмерна структура на молекулата съдържа система от модели, които клетките могат да използват, за да съхраняват данни, да вземат решения и да се адаптират към промените в околната среда.

В продължение на десетилетия се смяташе, че цялото наследствено разнообразие се обяснява с комбинацията от четири нуклеотида – аденин, тимин, цитозин и гуанин. Екипът на биомедицинския инженер Вадим Бекман обаче доказа, че последователността на буквите е само част от кода. Не по-малко важно е как ДНК е опакована и навита в пространството. Конфигурацията на нишките определя кои гени са активни, как си взаимодействат и колко стабилно се поддържат клетъчните функции.

Изследователите установиха, че във вътрешността на ядрото молекулата на ДНК образува компактни области – опаковъчни домени, наподобяващи възли на паметта. Тези наноструктури фиксират необходимите участъци и регулират тяхната активност, осигурявайки стабилно функциониране на генома. С течение на времето природата е оптимизирала тази архитектура, като е гарантирала, че информацията не само се съхранява, но и се обработва с минимален разход на енергия.

Този модел обяснява защо живите системи са успели да станат толкова сложни. Еволюцията, според авторите, е била ускорена не от появата на нови гени, а от факта, че организмът се е научил да пренарежда начините за тяхното използване, като е променил геометрията на опаковката на ДНК. По този начин самият геном може да се разглежда като изчислителна система, която извършва операции, запомня резултатите от тях и коригира поведението на клетката.

Бекман отбелязва, че принципите, които стоят зад пространствената организация на ДНК, са удивително сходни с механизмите на изкуствения интелект. И в двата случая системата се учи, оптимизира вътрешните връзки и се усъвършенства въз основа на натрупаните данни. Всъщност това откритие обединява биологията и компютърните науки, като показва, че живите клетки не са просто носители на информация, а динамични структури, способни да се самообучават.

Учените също така свързват нарушаването на структурата с процеса на стареене и развитието на болестите. С възрастта клетъчната организация губи своята прецизност: връзките между опаковъчните домени се нарушават, което може да доведе до рак или невродегенеративни патологии. Разшифроването на принципите на този код ще направи възможно в бъдеще да се коригират увредените зони и да се възстановят нарушените механизми на клетъчната памет.

Следващата цел на изследователите е да научат как да контролират пространствените модели на генома, за да възстановят нормалните режими на работа на тъканите и евентуално да създадат нови. Тук не става въпрос за редактиране на генетични последователности, а за контрол на самата форма на ДНК, която определя нейната функционалност.