क्या DNA में IF statements, WHILE loops या function calls के बराबर कुछ होता है?

 (biology.stackexchange.com)
2 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2024-01-11 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें

क्या DNA में IF statements, WHILE loops या function calls जैसी चीज़ें होती हैं?

  • DNA में IF statements, GOTO jumps, और WHILE loops जैसी संरचनाएँ होती हैं या नहीं—इस पर एक सवाल।
  • सॉफ़्टवेयर डेवलपमेंट में ये संरचनाएँ तब code blocks को चलाती हैं जब कुछ शर्तें पूरी होती हैं।

प्रोग्रामिंग सिंटैक्स से मिलते-जुलते जैविक उदाहरण

  • IF: जब transcription activator factor मौजूद होता है, तब gene transcribe होता है। cell की मृत्यु से program समाप्त होने तक यह event समाप्त नहीं होता।
  • WHILE: जब तक transcription repressor factor मौजूद नहीं होता, तब तक gene transcribe होता रहता है।
  • function call का कोई सीधा समकक्ष नहीं है। सभी घटनाएँ एक ही स्थान में होती हैं और उनमें आपसी interference की संभावना रहती है।
  • GOTO: यह condition पर निर्भर करता है, और कुछ network connections में हो सकता है। उदाहरण के लिए, अगर signal pathway A → B → C हो और D → C का एक दूसरा connection भी हो, तो D के activate होने पर A और B के बिना भी C सीधे प्रभावित हो सकता है।
  • synthetic biology circuits का उपयोग करके logic gates बनाने के उदाहरण मौजूद हैं।

DNA और computer code की तुलना

  • DNA की computer code से सीधे तुलना नहीं की जा सकती। महत्वपूर्ण चीज़ syntax structure नहीं, बल्कि उसके नीचे काम करने वाली logic है।
  • DNA सिर्फ़ instructions का एक set है; यह अपने-आप में पूरी तरह functional entity नहीं है।
  • cell का स्वभाव analog होता है, इसलिए ज़्यादातर स्थितियों में variables की values 0/1 (binary) नहीं होतीं।

DNA, computer code जैसा नहीं है

  • computer code में execution order होता है, लेकिन DNA parallel होता है और sequential नहीं।
  • computer code के meanings सख़्त और consistent होते हैं, जबकि DNA amino acids में translate होता है, और इनके बीच की जटिल chemical interactions ही proteins के function तय करती हैं।
  • computer-जैसे मिलते-जुलते pathways DNA स्तर पर नहीं, बल्कि protein स्तर पर खोजने चाहिए।

synthetic biology

  • genes के DNA से express होने के तरीके और logic functions के बीच कुछ तुलनात्मक बिंदु हैं, लेकिन वे पूरी तरह सटीक नहीं हैं।
  • synthetic biology एक उभरता हुआ क्षेत्र है जो biology में logic functions को integrate करने की दिशा में आगे बढ़ रहा है।

transcription interference

  • transcription interference को IF statement (या WHILE) के एक रूप के तौर पर देखा जा सकता है।
  • DNA का अर्थ केवल sequential code execution के संदर्भ में नहीं है, क्योंकि parallel रूप से एक साथ बहुत सारे transcriptions होते रहते हैं।

function calls पर अतिरिक्त चर्चा

  • nuclear receptors function call का एक अच्छा उदाहरण हैं; activate होने पर वे cell के भीतर subroutines के gene repression/activation और downstream processes को सक्रिय करते हैं।

प्रोग्रामिंग जैसे lower-level structures

  • FUNCTION CALL: complex protein के भीतर किसी single subunit को बदलना function call जैसा है।
  • IF: alternative splicing के ज़रिए DNA के कुछ हिस्से (exons) अंतिम protein को encode करने वाले transcript में शामिल भी हो सकते हैं और नहीं भी।

GN⁺ की राय

  • यह लेख इस बारे में एक दिलचस्प चर्चा पेश करता है कि क्या DNA में computer programming languages जैसी संरचनाएँ होती हैं।
  • DNA और computer code की सीधी तुलना सटीक नहीं है, लेकिन यह biological systems में logic के काम करने के तरीके को समझने में मदद कर सकती है।
  • synthetic biology में प्रगति biological systems में logic functions को integrate करने की नई संभावनाएँ खोल रही है, जिसका भविष्य के biotechnology research और applications पर महत्वपूर्ण प्रभाव हो सकता है।

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2024-01-11
Hacker News राय

  • DNA में प्रोग्रामिंग संरचनाएँ नहीं होतीं, लेकिन इसे neural network की तरह काम करता हुआ माना जा सकता है। gene regulatory network, आपस में जुड़े nodes (genes और proteins) के ज़रिए जानकारी प्रोसेस करने वाले neural network जैसा होता है, जहाँ वे एक-दूसरे की गतिविधि को प्रभावित करते हैं।

    • कुछ proteins दूसरे genes को सक्रिय करने का काम करते हैं, और ये transcription factors होते हैं जो regulatory network में प्रमुख भूमिका निभाते हैं।
    • transcription factors, gene के promoter region से जुड़कर दूसरे proteins का उत्पादन शुरू करते हैं, जिससे एक chain reaction शुरू होता है।
    • कुछ transcription factors inhibitory होते हैं।

  • mtDNA की एक अनोखी बात यह है कि दो अलग genes अलग reading frames का उपयोग करते हुए एक-दूसरे पर overlap करते हैं। एक gene का अंत दूसरे gene की शुरुआत के समान होता है, और circular mitochondrial genome में इसे उपयोग करने के लिए ऐसा व्यवस्थित किया गया है।

    • DNA chromosome आसपास के environment के प्रति प्रतिक्रिया देते हुए structural changes से गुजर सकता है, जिससे किसी खास reading frame के transcribe होने की संभावना बढ़ या घट सकती है।
    • यह जिज्ञासा है कि क्या यह mechanism उन homeobox genes के काम करने के तरीके में शामिल है, जो शरीर के "floor plan" में genetic expression को बदलते हैं।
    • जहाँ तक system में प्रोग्रामिंग "structure" की पहचान की जा सकती है, overall effect noise और emergent behavior से नियंत्रित होता है, और system का समग्र mode एक "feedback control loop" है।

  • रचनात्मकता और innovation process सिखाने वाले एक प्रशिक्षक के रूप में, मैं छात्रों के साथ प्रकृति के अवलोकन से निकले inventions के उदाहरण साझा करता हूँ (जैसे, Velcro का विचार उस burr को देखकर आया जो आविष्कारक के कुत्ते के फर से चिपक जाता था)।

    • मेरा मानना है कि computing से जुड़े discoveries, प्रकृति और खासकर मानव मस्तिष्क को देखकर यह समझने से आएँगे कि वे कैसे काम करते हैं।
    • ऐसे discoveries, computing को conceptualize करने के तरीके को मूल रूप से बदल देंगे।

  • यह पोस्ट आलसी लगती है, लेकिन इससे कुछ हद तक दिलचस्प टिप्पणियाँ सामने आईं। उम्मीद है कि software engineering के बारे में और लोगों की सोच बदलेगी।

    • संबंधित विषयों पर एक पढ़ने लायक लेख है।

  • जो लोग computational biology में रुचि रखते हैं, उनके लिए George Church के lectures बहुत शानदार हैं।

    • lecture description: यह complex biological networks में sequence, structure और function के बीच संबंधों, और quantitative, comprehensive और functional genomics analysis की realistic modeling में हुई प्रगति का मूल्यांकन करता है।
    • exercises में algorithms, statistics, databases और simulation approaches शामिल हैं, और इनमें medicine, biotechnology, drug discovery और genetic engineering के practical applications भी शामिल हैं।

  • KMT2D gene उन genes में से एक है जो दूसरे genes की expression को regulate करने के लिए जाना जाता है। इस gene में defect होने पर अक्सर Kabuki syndrome होता है।

    • Bert Hubert के 'DNA: The Code of Life (SHA2017)' व्याख्यान में IF-जैसे behavior का एक उदाहरण दिया गया था।

  • YouTube के Tim Blais ने A. Leigh के research पर आधारित molecular machines के बारे में एक educational और मज़ेदार गीत बनाया है। animation के ज़रिए यह दिखाया गया है कि electrochemical "switches" binary states को कैसे encode करते हैं, और सिद्धांततः इससे logic gates बनाए जा सकते हैं।

  • DNA को लाखों वर्षों में लिखी गई programming की तरह समझें। यह आपस में जुड़े ऐसे code की श्रृंखला है जो बहुत अच्छी तरह काम नहीं करती, जिसमें comments नहीं हैं, documentation नहीं है, और code ऐसा क्यों बना, इसका कारण समय के साथ पूरी तरह भुला दिया गया है। इसे बदलना बुरा विचार है, code के कुछ हिस्से खास behavior पैदा करते हैं, और जितना ज़्यादा code को देखें, उतना ही यह spaghetti code जैसा लगता है।

  • यह slide set DNA computing में किए गए कुछ कामों का अच्छा overview देता है। खासकर, DNA के mechanism का उपयोग करके TSP (Traveling Salesman Problem) हल करना बहुत दिलचस्प है।

  • transcription activator factor (IF) तब मौजूद होता है जब gene transcribe होता है, और transcription repressor factor (WHILE) में gene तब तक transcribe होता है जब तक repressor मौजूद न हो।

    • IF और WHILE समतुल्य हैं, और WHILE, IF का एक तरह का contrapositive है।
    • यह कहना कि "repressor" मौजूद न होने पर वह transcription को trigger करता है, तर्कसंगत नहीं लगता, क्योंकि repressor की मौजूदगी expression को suppress करती है; इसलिए "transcription repressor factor; gene तब तक transcribe होता है जब तक repressor मौजूद हो" की तुलना में "transcription repressor factor; gene तब तक transcribe होता है जब तक repressor मौजूद न हो" अधिक तर्कसंगत है।