[論文レビュー] On the "barcode" functionality of the DNA, or The phenomenon of Life in the physical Universe

Simon Berkovich|ArXiv.org|Nov 9, 2001

DNA and Biological Computing参考文献 46被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、DNAが生物学的「バーコード」として機能すると提案する。すなわち、分類タグを埋め込んだ擬似ランダム数列として、コード分割多重アクセス（CDMA）の原則に従い、生物が普遍的な物理的インフラを情報処理に活用できるようにする。生命は、従来の物理学に従わないが、設計原理によって制御される集団的情報処理系として機能すると主張する。これは生物学的情報制御の定義を再考させ、主流の宇宙論的世界観に挑戦する。

ABSTRACT

The information contained in the genome is insufficient for the control of organism development. Thus, the whereabouts of actual operational directives and workings of the genome remain obscure. In this work, it is suggested that the genome information plays a role of a "barcode". The DNA structure presents a pseudo-random number(PRN)with classification tags, so organisms are characterized by DNA as library books are characterized by catalogue numbers. Elaboration of the "barcode" interpretation of DNA implicates the infrastructure of the physical Universe as a seat of biological information processing. Thanks to the PRNs provided by DNA, biological objects can share these facilities in the Code Division Multiple Access (CDMA) mode, similarly to cellular phone communications. Figuratively speaking, populations of biological objects in the physical Universe can be seen as a community of users on the Internet with a wireless CDMA connection. The phenomenon of Life as a collective information processing activity has little to do with physics and is to be treated with the methodology of engineering design. The concept of the "barcode" functionality of DNA confronts the descriptive scientific doctrines with a unique operational scheme of biological information control. Recognition of this concept would require sacrificing the worldview of contemporary cosmology.

研究の動機と目的

• ゲノム情報だけでは生物発生の制御が不十分であるというパラドックスに対処すること。
• 遺伝子コードを超えたDNAの機能的役割を提案する——具体的には、生物学的情報処理のための固有の識別子、すなわち「バーコード」としての役割を。
• 生物学的システムが、無線CDMA通信に類似した形で、普遍的な物理的インフラを情報交換に活用していることの提示。
• 生命の複雑性が物理法則に起因するとする一般的な見解に反し、生物学的情報制御に設計工学フレームワークを提示すること。
• この生命の運用モデルを踏まえ、現代の宇宙論がその世界観を再評価する必要があることへの挑戦。

提案手法

• 図書館のカタログ番号に類似した分類タグを埋め込んだ擬似ランダム数列（PRN）としてDNAをモデル化する。
• 通信分野のコード分割多重アクセス（CDMA）の原則を生物学的情報共有に応用する。
• 生物学的集団を、無線インターネット接続に類似した共通の物理的情報インフラを共有するユーザーのネットワークとしてフレームする。
• 異なる生物学的実体が干渉を避けながら共存し、情報処理を行う仕組みを、CDMAベースの通信システムのアナロジーで説明する。
• 物理的宇宙がこの種の情報処理を本質的に支持しており、生命が集団的で設計されたシステムとして機能できることを提唱する。
• 多様なシステムを横断して生物学的情報を組織・ルーティングするメカニズムとしての「バーコード」機能を導入する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ゲノム情報の内容が発生制御に不十分である場合、DNAは遺伝的ブループrintを超えてどのように機能できるのか？
• RQ2 生物学的システムが多様な生物間で効率的に情報処理と共有を行うための物理的メカニズムは何か？
• RQ3 DNAの構造が通信分野で使われるバーコードシステムにどのように類似しているのか？
• RQ4 物理的宇宙が、CDMAネットワークに類似した共有インフラを通じて生物学的情報処理をどのようにサポートできるのか？
• RQ5 生物学的情報にCDMAベースのモデルを適用すると、生命の出現と制御に関する我々の理解にどのような意味を持つのか？

主な発見

• DNAは分類タグを内蔵した擬似ランダム数列として機能し、生物学的システムにおける固有の識別と情報ルーティングを可能にする。
• 生物学的生物はCDMAに類似したメカニズムにより、同じ物理的インフラを共有でき、干渉のない同時情報処理が可能になる。
• 生命現象は、根本的な物理法則の産物としてではなく、集団的で設計された情報処理活動として再解釈される。
• 提示されたバーコードモデルは、従来の記述的科学とは異なる運用スキームに基づく生物学的情報制御を示唆する。
• このモデルを認識することは、宇宙論的世界観の根本的転換を必要とし、生命を普遍的な物理的インフラに埋め込まれた設計された情報システムとして再位置づけることになる。