Новости

Java стал прообразом «языка программирования тела»

Java стал прообразом «языка программирования тела»
Технозавр

Ученые из международной организации Open Facility Advancing Biotechnology (BIOFAB) работают над созданием механизма управления генетической информацией, который позволит программировать живые клетки. Прообразом «языка программирования тела» биотехнологи выбрали Java, а результаты разработки планируется открыть по модели Open Source.

Дрю Энди (Drew Endy), один из руководителей BIOFAB, рассказал ресурсу Wired о том, что его организация в настоящий момент ведет работу над своеобразным «языком программирования», использующим генетические данные для изменения поведения живых клеток. Инициатива BIOFAB является частью активно развивающегося научного направления — генной инженерии, исследующего возможности изменения человеческого тела через изменение генома.

Гены, содержащиеся в клетках, несут в себе информацию, которая определяет, как клетка функционирует, причем некоторые части генома проявляют себя схожим образом в различных типах клеток и живых организмов. Этот факт позволил Дрю Энди и его команде предположить возможность создания своеобразного «языка программирования», при помощи которого ученые смогли бы управлять генной экспрессией — проявлением генов в организме в форме некоторых специфических для них признаков.

Говоря о генной экспрессии, команда Энди называет её «прослойкой между геномом и динамическими жизненными процессами». По словам Цива Бар-Йозефа (Ziv Bar-Joseph), специалиста по биоинформатике университета Карнеги-Меллон, механизм генной экспрессии не сильно отличается от того, как сообщаются между собой компьютерные системы, причем одно и то же поведение наблюдается от системы к системе. Действительно, уже с конца шестидесятых годов XX века компьютерные системы создавались во многом по образу и подобию живых организмов, наделяясь способностью работать автономно и обмениваться информацией по стандартизированным путям.

Идея команды состоит в том, чтобы построить платформу для программирования, которая будет работать на самых различных типах клеток. В девяностых годах прошлого века в мире вычислительной техники была создана такая платформа, использующаяся для построения приложений, работающих на совершенно различных системах — виртуальная машина Java. Суть идеи команды Энди заключается в том, чтобы воспроизвести Java VM внутри живой клетки.

«Программное обеспечение на Java способно работать на множестве различных аппаратных платформ и информационных систем. Эта переносимость обеспечивается виртуальной машиной Java, которая создает единую операционную среду на большом разнообразии платформ, так как код Java выполняется в замкнутой локальной среде, — пояснил Энди. — В синтетической биологии аналогом виртуальной машины Java будет искусственно созданный отдел клетки любого типа, необходимый для того, чтобы измененная ДНК не работала, где попало. Она должна работать в отделе клетки, предоставляющем единую изолированную среду для выполнения кода ДНК».

Энди сообщил, что в настоящий момент команда находится в поисках коммерческой компании, которая смогла бы помочь BIOFAB воссоздать это видение Java — очень близкое к оригинальному видению Sun Microsystems (создателя Java) — в мире биологии. Как и Sun, команда Энди придерживается философии Open Source: язык BIOFAB будет бесплатно доступен для использования, а его разработка будет вестись сообществом.

Проект BIOFAB пока что находится на ранней стадии. В настоящий момент Дрю Энди и команда работают над базовыми конструкционными блоками, своеобразной «грамматикой» языка. Одним из последних достижений команды, недавно освещенным журналом Science, стала разработка способа контролировать и усиливать сигналы, которые геном передает клетке. Сам Энди сравнивает этот процесс с работой старинного телеграфа.

«Если вы хотите послать телеграмму из Сан-Франциско в Лос-Анджелес, сигналы могут ослабеть, двигаясь по проводам, — рассказывает Энди о последнем открытии. — В какой-то момент вам понадобится релейная система, которая уловит сигналы до того, как они окончательно превратятся в шум, и усилит их до уровня, достаточного для дальнейшей передачи».

В настоящий момент команда добилась того, что может «с очень высокой долей вероятности» искусственно вызвать экспрессию до десяти генов. Этот факт демонстрирует, с какой скоростью развивается генная инженерия: год назад на то, чтобы вызвать экспрессию всего одного гена, потребовалось около семисот попыток.

С появлением языка программирования к концу десятилетия число генов должно увеличиться до сотни, заявляет Энди. Кроме того, исследователи стремятся сделать язык нечувствительным к вводу, чтобы клетки могли производить экспрессию именно тех генов, которые требуются исследователю, аналогично функции printf в программировании, которая осуществляет вывод вне зависимости от того, какой набор символов ей передан.

Энди убежден, что работа его команды не только имеет огромную важность, но и гораздо более применима в реальной жизни, нежели люди могут себе вообразить.

«Вся наша цивилизация держится на биологии. Нам необходимо узнать, как наладить взаимодействие с природой, чтобы делать то, что нам нужно, при этом не разрушая окружающую среду, — заявил он. — Я немного удивлен, что люди из других сообществ до сих пор держатся в стороне и не помогают нам напрямую в работе над единым языком программирования жизни».

«Все может пойти не так, — заявляет Энди на вопрос об этичности своего проекта. — Это может навредить людям. Это может делаться безответственно. Негодяи могут использовать это в дурных целях. Может произойти что угодно. Однако вдумайтесь, мы ведь не работаем в вакууме. История помнит много хороших программных разработок и практичных нормативных требований, которые обновляются вслед за развитием технологий. По мере того, как мир изменяется, нам следует быть начеку».

Вот такое будущее нас ждёт.