Překvapivý software života
Za královnu věd a nejobtížněji pochopitelnou disciplínu je považována matematika, následovaná fyzikou, chemií a biologií. Je to hierarchie mylná a zavádějící: biologie zahrnuje víc matematiky, než jsme si kdy mysleli.
Vědy o životě stále víc hovoří o biologii "systémů". Dlouho byli ti, kdo studovali podstatu života a dědičnosti, rozděleni na dva tábory: epigenetiky zdůrazňující vliv prostředí na organismy, a preformisty, již kladli důraz na podobnost mezi rodiči a potomstvem. Pohled epigenetiků byl chybný, neboť cosi stálého se napříč generacemi přenášet muselo. Avšak představu preformistů, že to je celý organismus, popírala nemožnost dělit objekty donekonečna.
Co je třeba přenášet, nebyl organismus, ale recept na jeho vytvoření. Zamysleme se nad starou metafyzickou hádankou: je dřevěný člun, jehož prkna se postupně nahrazují, když shnijí, stále stejným člunem, jsou-li už vyměněna všechna prkna? Biologie systémů si uvědomuje, že tím, co zůstává, je totožná konstrukce člunu - to, co určuje vztahy mezi prkny.
Tato myšlenka připravila půdu pro koncepci "genetického programu", podobného počítačovému. To je metafora, která se stala bezmála samozřejmou, když byla objevena struktura DNA.
DNA si můžeme představit jako lineární řetězec symbolů, tedy to, co počítače interpretují jako program. DNA, tak jako software neuchovává konečný stav toho, co její kód zastupuje, nýbrž symbolickým, avšak konkrétním způsobem (jde o skutečný "text") zachycuje vztahy mezi objekty a činiteli, které stanovuje a řídí.
Všimněme si, že viry se chovají jako samostatné části programů, jež buňku využívají jako hardware potřebný k množení a šíření (často za cenu zničení počítače). Když se rozšířilo počítačové programátorství, zjistilo se, že některá softwarová díla se chovají stejně. Proto získala pojmenování viry.
A když se objevila možnost manipulovat DNA in vitro, metafora "genetického programu" se začala jevit ještě přiléhavější: vědci dokázali navrhnout experimenty, které odpovídaly přeprogramování buněk jen prostřednictvím úpravy symbolů na křemíku.
Metafora pochází od matematika Alana Turinga, jenž s Johnem von Neumannem a dalšími teoretiky odhalil spojitost mezi matematikou celých čísel a logikou. Nadnesl, že jednoduché zařízení, nazvané Univerzální Turingův stroj, by mohlo provádět výpočty a logické operace tím, že čte a modifikuje lineární řadu symbolů.
To vyžadovalo pouze fyzické oddělení symbolů (zastupovaných páskou), jež stroj zpracovává, a stroje. Navíc, páska nesla data, která stroji umožňovala pokračovat v činnosti. Data tedy bylo možné rozdělit na dva typy: program obsahující "význam" logických řad, jež stroj rozeznává, a holá data, která poskytovala kontext pro chod programu.
Genetické inženýrství spočívá v manipulaci molekul DNA (ať skutečných či uměle vytvořených) s cílem přeprogramovat cizí buňky. Mnohé bakterie tak vytvářejí lidské proteiny, což ale tvoří jen část genetického programu. Nukleární klonování, jež ilustruje ovce Dolly, pasovalo Univerzální Turingův stroj na hluboce vypovídající, ne-li vysvětlující model buňky.
Když metaforu přijmeme, dojde k překvapivému důsledku. Je prokázáno, že výsledek některých počítačových programů je deterministický, nepředvídatelný. Metafora počítače ukazuje, že organismy jsou hmotné systémy, které tváří v tvář nepředvídatelné budoucnosti docházejí k nepravděpodobným řešením, aby část potomstva přežila nepředvídatelné podmínky. Život je z podstaty kreativní.
Metaforu však omezuje jeden prostý fakt: počítače neplodí počítače. Výzvou pro novou biologii je pochopit, jak by to mohly dokázat.
Autor řídí oddělení genetiky bakteriálních genomů v Pasteurově institutu v Paříži
(c) Project Syndicate
