Генетическая комбинаторика

Комбинаторика – раздел в математике, изучающий дискретные объекты, множества (сочетания, перестановки, размещения и перечисления элементов) и отношения на них (например, частичного порядка). Решением аналогичных задач люди увлекались с глубокой древности: в Древнем Китае – составление магических квадратов, в Греции - теорией фигурных чисел, комбинаторные задачи возникали и в связи с такими играми как шашки, шахматы, домино, карты и прочие. Комбинаторика становится наукой лишь в 17 веке – в период, когда возникла теория вероятностей. Термин «комбинаторика» был введён в математический обиход Лейбницем, который в 1666 году опубликовал свой труд «Рассуждения о комбинаторном искусстве». Комбинаторный анализ широко применяется не только в разделах математики, физике, химии, но и генетике, и связан с изучением количества комбинаций, подчинённым тем или иным условиям, которые можно составить из заданного конечного множества объектов (безразлично, какой природы; это могут быть буквы, цифры, какие-либо предметы и тому подобное).

Модель комбинаторной эволюции предполагает возможность сопряжения чужеродных генных наборов. Свидетельства изменения генетического состава одного клеточного штамма при обработке его ДНК другого штамма показали несостоятельность прежних классических представлений в генетике, которая утверждала лишь единственный путь изменения – наследственный. Яркий пример таких генетических реорганизаций - выработка сопротивления к антибиотику болезнетворных бактерий. Так, возбудители малярии перестали быть чувствительными ко многим препаратам, применявшимся ранее, приобретение нуклеотидных последовательностей от чужеродных вирусов. Так ретровирусы встраивают свой геном в геном клетки хозяина.

Принцип упорядочивания, применяемый для решения комбинаторных задач, предполагает возникновение низкоэнтропийного[XIX] продукта путём сочетания уже имеющихся форм упорядочивания. На уровне генов это означает широкий генный обмен в масштабах биосферы[XX]. Согласно ииссиидиологическим представлениям – привнесение транспозонами новой генетической информации, в одних случаях, ведёт к универсализации формы самосознания на уровне проявления биологической формы, если присоединяются, адаптируются совместимые (коварллертные) фрагменты информации. Это предоставляет эволюционированию данной формы возможность следовать в изначально выбранном (доминантном для этого вида) направлении дальнейшей реализации (человек, животные, растения и так далее) и ведёт к понижению энтропии (с позиции данной формы самосознания) и к «полезным» мутациям [9, п.1.0369-1.0370]. В случае же внедрения менее совместимой (имперсептной [11] к данному направлению) информации - проявляется повышение энтропии. Развитие этой динамики может привести к появлению мутаций не совместимых с жизнью биологической формы [9, п.1.0470-1.0551, 1.0992, 2.0531]. Мутационный процесс учёными расценивается как инволюционный, но с позиции ииссиидиологии - любое представление о «инволюционировании» отражает лишь узкосубъективное восприятие этого процесса формой самосознания с позиции определённой схемы синтеза [9, п.1.0455].

Учёные из Европейской лаборатории молекулярной биологии (European Molecular Biology Laboratory, EMBL) в Гейдельберге (Германия) разработали новый метод изучения регуляции генов, используя в качестве «информатора» транспозон. Новый метод, опубликованный в Nature Genetics, назван GROMIT. Он позволяет систематизировать исследования по большой части генома, не кодирующей белки, которая ответственна за контроль степени и места включения экспрессии генов. «Полученные нами данные изменяют наше представление о регуляции генов и о том, каким образом различия между индивидуальными геномами могут приводить к болезни»[XXI], – говорит руководитель исследования Франсуа Шпитц (Franç ois Spitz).

Ранее существовало предположение о том, что регуляторные элементы контролируют конкретный ген или группу генов. Оказалось, что каждый регуляторный элемент может контролировать всё, что находится в пределах его досягаемости. Это означает, что мутации, которые просто перетасовывают генетические элементы (без удаления или изменения их) могут вносить или выносить гены из зон влияния конкретных регуляторов. Многие регуляторные элементы находятся в специфических тканях. Это предположение может означать наличие тонкой настройки экспрессии генов на тканевом уровне. Ф.Шпиц и его коллеги использовали свойство транспозонов встраиваться в ген к работе в качестве «информаторов», где происходит регуляция генов. Они создали транспозон, реагирующий на присутствие регуляторных элементов, и метод контроля над тем, как он перепрыгивает на другое место в клетке мыши. При внедрении его в разные места, были получены данные о регуляторной активности в том месте, где он находился.

«Новый метод проще, быстрее, менее инвазивен[XXII] и более эффективен, чем предыдущие подходы», – говорит Шпитц. «Нам не нужно проходить сложный и трудоемкий процесс инженерии эмбриональных стволовых клеток, чтобы получить из них мышь. С GROMIT нам нужно только, чтобы мыши спарились». Новый метод позволил легко удалять и повторно перетасовывать области генома, чтобы оценить их биологическую роль, а также дал возможность изучать многие человеческие заболевания. Это ещё один пример применения комбинаторного метода используемого МГЭ, который нужно расшифровать исследователям, для выявления закономерностей этого механизма.

Используя знание ииссиидиологии и методы комбинаторики для изучения механизма упорядочивания энергоинформационных взаимосвязей в заданном направлении, можно более широко трактовать и глубже понять роль транспозонов для того, чтобы в дальнейших исследованиях более уверенно составлять прогноз итоговой рекомбинации за счёт внедрения новой, конкретной информации в ДНК, осознанно влиять на проявление полезных мутаций.