Жизнь VS Энтропия - страница 12

В этой форме легко увидеть, что суммы элементов строк матрицы равны нулю. Более того, одна строка получается обратным прочтением другой (реверсом). В этом случае уравнение H· x = 0 оказывается уравнением не для четырех, а только для трех переменных

v1= x1 – x2, v2= x2 – x3, v3= x3 – x4.

Как показано в [5, 6], порождаемые такими матрицами коды способны исправлять,

помимо одиночных замен, одиночные выпадения и вставки букв. Рассмотрим совместно

уравнения H· x = 0 и H· z = 0, которые с помощью переменных vk можно записать в виде

v1 – b v2= 0

b v2 – v3 = 0.

v2 – b v3= 0

b v3 – ( x4 – y1) = 0.

Определитель системы из первых трех уравнений

D = b2 – 1 = b ≠ 0.

Неравенство определителя нулю показывает, что существует единственное совместное решение системы

v1= 0, v2= 0, v3= 0, y1= x4,

или в явном виде

x1 = x2 = x3 = x4 = y1.

Что означает это решение? То, что случившееся выпадение не будет обнаружено лишь тогда, когда кодон есть слово-серия и первая за ним буква следующего кодона продолжает серию. Например, это пара кодонов: UUUU UCGA. Такая ошибка просто «самоисправляется»! То же произойдет при выпадении любой из букв первого кодона! Но, ошибка проявится либо в следующем кодоне, либо в последующем, когда прервется серия. Можно ли исправить ошибки синхронизации, используя корректирующие свойства кода таблицы 2? Подобная задача возникла при коррекции орфографических ошибок в текстах естественных языков. В принципе она была решена еще в 70-80-е годы XX-го века [7-9]. К сожалению, естественные языки обладают слабыми корректирующими свойствами, хотя и значительной избыточностью (свыше 70-80% [2, с 236]). Поэтому современные машинные программы лишь проверяют орфографию по накопленной словарной базе. В языках, построенных на алгебраическом корректирующем коде, эта задача эффективно решается компьютером. Правда, алгоритм коррекции слишком сложен для реализации его молекулярными физико-химическими машинами. Можно, однако, просто отказаться от исправления выпадений и вставок. Процесс трансляции будет обрываться на поврежденных выпадениями и вставками кодонах, так как комплементарных антикодонов и стоп-кодонов для них просто нет. Незавершенные аминокислотные цепи неустойчивы и распадаются со временем (для предотвращения этого в клетке производится посттрансляционная обработка построенных на рибосомах цепей аминокислот). В таком случае ошибки синхронизации будут нейтрализованы на этапе трансляции (т. е. когда ДНК правильна, а транскрипция породила ошибочную мРНК).

Таким образом, реальный генетический механизм при сравнительно небольшой модификации мог бы обеспечивать адекватную ему жизнь. Возможна ли такая гипотетическая жизнь в реальности? Можно проверить экспериментально, если синтезировать соответствующие молекулы, реализующие описанный модифицированный механизм, методами генной инженерии. А может быть, сама эволюция дойдет до создания нового кода? Существует же гипотеза о неком предковом «дублетном» коде. В научных изданиях можно встретить такие аннотации:

«В этой статье мы предлагаем простую новую гипотезу эволюции кода, включающую переход от синглетных к дублетным и триплетным кодонам с механизмом считывания, который перемещает три основания на каждом шаге. Мы предполагаем, что триплетные кодоны постепенно эволюционировали из двух типов неоднозначных дублетных кодонов, тех, в которых считывались первые два основания каждого окна с тремя основаниями ("префиксные" кодоны) и тех, в которых считывались последние два основания каждого окна ("суффиксные" кодоны)».