Cellen ut fra biblioteks-analogi

Skrevet av Angelo Grasso, oversatt herfra.

Hvert bibliotek har et bokindeksystem som raskt tillater å finne hvilken som helst bok eller andre informasjonsmedier som aviser, manuskripter, filmer, dokumenter, DVDer. Det tillater å vite retningen for å gå til riktig hylle, og umiddelbart finne boka.
La oss anta at det ville være et selskap som har til hensikt å produsere svært komplekse produkter, som krever et helt bibliotek for å lagre informasjonen, som kreves for å produsere produktene. Men alt må oppfinnes fra bunnen av, selv med språket og kodene som tillater lagring, overføring og henting av informasjon.

Bilde 1. Med takk til Bret A.  Miller.

Følgende ville være nødvendig:
1. Oppfinne språk og koder, og skrive bøker og programvare
2. Opprette et bibliotek
3. Avhending av informasjon i bøker
4. Bruke bøkene i biblioteket som inneholder tegninger til å produsere maskiner, og til slutt en fabrikk

Ovennevnte prosess er basert på og krever intelligens for å implementere forskjellige informasjonssystemer som er basert på maskinvare og programvare:

Å finne opp språk og koder, skrive bøker og programvare og distribusjon av dem krever:
1. Oppfinnelsen av et språk, og et alfabet eller programvarekode som bruker symboler for å formidle og produsere kodet informasjon
2. Oppfinne lagringsmediet, papir, blekk, harddisker, DVD-er osv.
3. Dette tillater intelligente sinn å registrere, lagre, overføre og hente opprettet og oppfunnet informasjon.
4. Ingeniører trenger å vite hvordan de skal opprette en fabrikk som skriver ut bøker eller produserer maskinvare og harddisker.
5. Ansatte i et forlag må lære og vite hvordan de bruker trykkmaskiner, fabrikker som lager CD-er, finne opp og lage et distribusjonsnettverk, og deretter vite hvordan de skal distribuere bøker eller andre medier som inneholder informasjon.

Å lage et bibliotek krever:
1. For å bestemme målgruppen, emner i bøkene og hvilket språk. Biblioteket ved Harvard Business School vil avhende akademisk faglitteratur på engelsk, mens Tokyos bibliotek barnelitteratur på japansk.
2. Å vite hvordan man skal finne opp organiseringen og rekkefølgen på det fysiske bibliotekområdet, oppstillingen av hyllene og merking av dem, og så bøkene slik at hver kan bli funnet.

Bilde 2. Analogi: Ribosom fabrikken tilvirker protein ut fra DNA-oppskriften, mens ur-fabrikken tilvirker ur ut fra plantegningen.

3. Programvareingeniører vet hvordan de skal oppfinne programvarespråk og programmer som kan brukes til å lage et biblioteksindeksprogram og deretter lage programmet.
4. Bibliotekarer som lærer hvordan man bruker indeksprogramvaren, og bruker den til å organisere og levere innspill, lagre informasjonen om hvor de skal finne hver bok.

Bilde 3. Fungerende bibliotek krever fullstendige informasjonssystem. Likedan for en fungerende celle.

Avhending av bøker i et bibliotek krever:
1. Vite hvordan du bruker biblioteksprogramvaren, søke etter boktitler, finne indeksen til hver bok, merkelappen til hver hylle og kjenne merket til bøkene.
2. Å vite den fysiske plasseringen av sokkelen og plasseringen av boken på sokkelen, hvordan man kan gå og ta boka fra hylla.
3. Nå er man i stand til å hente ut bokens informasjon.
4. Etterpå kan boka returneres til biblioteket.

Bruke bøkene i biblioteket, som inneholder tegninger, til å produsere maskiner, og til slutt en fabrikk
1. Instruksjonsinformasjonen til boken transkriberes, kopieres og overføres til en oversetter
2. Informasjonen blir oversatt til et annet språk, og på den oversatte informasjonen blir underenheten til en kompleks maskin bygget.
3. Underenheten, når den er laget, blir feilkontrollert og i tilfelle feil, enten ødelagt, eller deretter merket og transportert til den endelige monteringsdestinasjonen.
4. Prosessen gjentas til alle underenheter er laget og transportert til den endelige destinasjonen for sluttmontering.
5. Alle underenheter er satt sammen av andre maskiner til en funksjonell maskin.
6. Den ferdige maskinen er sammenkoblet med andre maskiner for å danne en samlebånd, og starte sin drift på en fabrikk og produserer ting av høyere kompleksitet. Som en sammenligning (analogi), må cellen utføre den samme handlingen, orkestrere genuttrykk, gjennom genreguleringsnettverket. Men før det kan skje, kreves oppfinnelsen av følgende:

Bilde 4. DNA-nukleotider oversettes via kodoner (3 sifret kode) til aminosyrer.

Opprettelsen av biologiske koder og informasjons-lagringsmekanismer, og distribusjon av dem:
1. Lage genetisk kode, og minst 23 forskjellige epigenetiske koder og språk
2. Lage DNA-molekylet, og glykoproteiner for å lagre glykankoden, histonvedheng for å lagre histonkoden, og over 20 forskjellige informasjonslagringsmekanismer
3. Dette tillater lagring, overføring og henting av biologisk informasjon
4. Etableringen av metabolske og katabolske stier for å produsere de grunnleggende molekylene som fungerer som informasjonslagring (DNA, aminosyrer - glykoproteiner) og overføringsenheter (mRNA) og motta/oversette informasjon (ribosomer)
5. Etablering av DNA-replikeringsmekanismer

Å opprette et genregulerende nettverk krever:
1. Føreksistensen av gener, den genetiske koden og den genetiske informasjonen som inneholder informasjon for å produsere proteiner, og informasjonen som orkestrerer hvordan gener uttrykkes, og alle regulatoriske elementer, som transkripsjonsfaktorer, start- og stopp- tegn for hvert gen etc.
2. Opprettelsen av selve genreguleringsnettverket, logiske porter og dets organisasjon for organismen som må bygges.
3. Mekanismene som orkestrerer genuttrykket til rett tid, avhengig av interne og eksterne signal-innganger
4. Mekanismer innenfor genreguleringsnettverket, som tillater binding av transkripsjonsfaktorer på rett sted i DNA, og slik genuttrykk til rett tid.

Bilde 5. Samlet prosess:Protein produksjon -fra gen til foldet og levert protein

Samspillet mellom gener og genreguleringsnettverket (dGRN) tillater:

1. dGRN for å orkestrere organismeutvikling ved å uttrykke gener til rett tid, transkripsjonsfaktorer for å binde det til rett sted
2. Gjenkjenne sekvensene av genet, hvor de skal bindes.
3. Transkripsjon av genetisk informasjon til messenger RNA (mRNA)
4. Replikering av DNA-molekylet

Bilde 6. Hva genregulerende nettverk (dGRN) består av

Ved hjelp av genetisk informasjon, som inneholder funksjonell-informasjon for å produsere molekylære maskiner, og til slutt cellefabrikker:
1. Instruksjons-informasjonen lagret i DNA transkriberes av RNA-polymerasemaskiner, overføres gjennom messenger-RNA og oversettes av ribosomet
2. Produktet av ribosomet er polymerisering av aminosyrer for å lage proteinmolekylære maskiner
3. Når aminosyrestrengene forlater Ribosom-fabrikken, utføres feilkontroll, og i tilfelle feil, enten resirkuleres produktet, eller proteinet merkes og transporteres til det endelige bestemmelsesstedet.
4. Prosessen gjentas til alle underenheter er laget og transportert til den endelige destinasjonen for sluttmontering.
5. Alle underenheter samles av andre proteinmaskiner til en funksjonell maskin.
6. Den fullførte proteinmolekylære maskinen blir sammenkoblet med andre proteinmolekylære maskiner for å danne samlebånd, og starter sin drift i cellefabrikken for å produsere selvreplikasjon og videreføring av livet.

Nødvendige faktorer i cellens informasjonssystemer:

1. Den genomiske reguleringskoden
2. Den genetiske koden
3. Genetisk informasjon

4. DNA-molekylene
5. Genreguleringsnettverket
6. Transkripsjonsfaktorer

7. Cis-regulatoriske elementer
8. RNA-polymerase nanomaskiner
9. Epigenetiske systemer som histoner i et samspill med epigenetiske språk

Bilde 7. Skjematisk oppsett av fotosyntese - prosessen