Proteindesignere utforsker sekvensrommet
Av David Coppedge, 20. november 2024. Oversatt herfra

De tjue store aminosyrene som brukes i livet slik vi kjenner det, kan samles på utallige måter. Hvilken del av det enorme sekvensrommet er funksjonelt? Dette spørsmålet har hatt en lang historie blant Darwin -skeptikere, fordi svaret bidrar til sannsynlighetsberegninger for å vurdere den forklarende kraften til tilfeldighet vs. design for livets opprinnelse.

Bilde 1. Scrabble-brikker og ordsammensetninger

Historisk bakgrunn
Wistar Institute -symposiet i 1966 har ofte blitt sitert av ID -talsmenn som en døds-kneling for håp om at funksjonelle proteiner spontant ville oppstå ved en tilfeldighet. Rundt denne tiden på slutten av 1960 -tallet, omtrent et tiår etter at Francis Crick hadde foreslått sin berømte "sekvenshypotese" for DNA og proteiner, anerkjente min far James F. Coppedge informasjonskarakteren til biomolekyler. Han arbeidet med en grad i kjemi ved UCLA, og forsøkte å estimere den 'brukbare' delen av sekvensrommet ved analogi med nyttige kombinasjoner av bokstaver i engelske ord og setninger. Han testet analogien ved å søke gjennom titusenvis av tilfeldige bokstaver. I sin bok fra 1973, 1, brukte han sitt grove estimat av nyttige tekststrenger som følge av tilfeldige valg for å argumentere for den ekstreme usannsynligheten av et enkelt brukbart protein ankom ved en tilfeldighet, selv gitt en verdensstor ursuppe av rikelige aminosyrer som kombinerer, under ideelle forhold med fantastisk raske hastigheter.

I 1984 skrev Thaxton, Bradley og Olsen i sin bok The Mystery of Life's Origin (oppdatert i 2020 -lenke) om den formidable utfordringen med å overvinne "konfigurasjonsentropi" i sekvensrommet. Douglas Axe skrev i sin bok Undestable (2016) om biokjemi-eksperimenter han utførte for å bestemme grensene for funksjonalitet ved å se hvor langt et godt studert protein kunne endres og fremdeles fungere. Beregningene hans, sammen med min fars minneverdige "Amøba -analogi" fra boken hans (kap. 7) førte til en episode i Illustra Media Film Origin -lenke, (utdrag i deres kortere video First life).
William Dembski og Stephen Meyer har også diskutert den informasjons-messige karakteren av proteinsekvenser og de sannsynlige ressursene for å redegjøre for dem ved en tilfeldighet i sine bøker (2). Studier som disse er alle enige om at funksjonelle proteiner okkuperer en infinitesimal fraksjon av sekvensrom, som en forsvinnende liten boks i hjørnet av et ark med grafikkpapir.

Bilde 2. Boka Undeniable

De nye oppdagelsesreisende
Ankomsten av AI-verktøy som Alphafold som kan forutsi proteinfoldinger for datamaskin-genererte polypeptider har åpnet for nye måter å utforske funksjonelle deler av sekvensrommet utenfor biologien.(3) I et fascinerende nyhetsfunksjon i Nature 15. oktober -lenke, fortalte Ewen Callaway om Internasjonale konkurranser for å finne nye proteiner. Løfter om lukrative premier motiverer oppdagelsesreisende fra hele verden til å bli med på "protein-designkonkurranser [som] tar sikte på å sile ut det funksjonelle fra det fantastiske." Legg merke til nøkkelordet design:

"Konkurranser har drevet viktige vitenskapelige fremskritt i det siste, spesielt for feltet proteinstruktur. Denne siste avlingen av konkurranser er å trekke folk fra hele verden inn i det relaterte feltet med proteindesign ved å senke inngangsbarrieren. Det kan også gjøre tempoet for validering og standardutvikling og kanskje bidra til å fremme fellesskap. "Det vil presse feltet fremover og teste metoder raskere," sier Noelia Ferruz Capapey, en beregningsbiolog ved Center for Genomic Regulation i Barcelona, Spania."

Bilde 3. Benekte design, -men benytte metaforen, -fordi det er gagnlig

Turneringene omgår den tungvinte metoden for tilskudds søknad, fagfellevurdering og publisering, øker farten og stimuler involvering. Callaway beskriver et halvt dusin konkurranser som genererer titusenvis av kandidatsekvenser, selv fra "mennesker uten yrkeserfaring innen biologi" ved å bruke spilldata-maskinene sine hjemme.
"Englert sier at oppføringene av høy kvalitet fra folk som ikke er etablerte forskere, minner ham om den garasje-lignende opprinnelsen til Apple, Microsoft og andre teknologigiganter. "Det ville tatt dem to år å studere og bli med på et laboratorium for å komme til et punkt hvor de kan komme i gang. Her kan de gjøre det over en helg." Han forestiller seg en fremtid der frilansproteindesignere kjemper om belønninger satt av selskaper, akademiske laboratorier og andre som søker et tilpasset molekyl."

Er dette evolusjon?
Disse konkurransene er målrettede med spesifikke kriterier, for eksempel "på jakt etter proteiner som er i stand til å knytte seg til en veksthormonreseptor kalt EGFR som er overaktive i mange kreftformer." En annen konkurranse “ga deltakere i oppgave å gjenskape et eksisterende protein-et plante-virus-enzym brukt mye i protein-rensing, for å gjøre molekylet mer effektivt."

Arbeidet med denne typen "regissert evolusjon" har eksistert i lang tid i laboratorier. Som Dembski forklarer i No Free Lunch -lenke og Design Inference 2nd Ed -lenke, er disse "evolusjonsalgoritmene" ikke tilfeldige søk som kan sammenlignes med naturlig seleksjon, som må overleve ved hver mutasjon, men intelligent ledede, målstyrte prosjekter. I konkurransene beskrevet av Callaway, blir suksess for deltakerne bedømt etter en sekvens sin match med et forhåndsbestemt mål: det må foldes, og den må binde seg til et spesifisert molekyl. En deltaker kan prøve tilfeldige søk i sekvensrom, men har intelligensen til å avgjøre om en sekvens oppfyller kriteriene.(4) Selv om deltakeren ikke vet på forhånd hvilken tilnærming som vil være vellykket, kan han eller hun utføre et intelligent ledet "søk etter en søk" -lenkesom om du ser gjennom en haug med skattekart for å identifisere hvilket som er best for å finne en skatt.

Bilde 4. Kritiske spørsmål må tåles

Det er derfor misvisende å kalle en konkurranse "Utviklet 2024" eller å navngi en ny KI -biologi -oppstart "Evolutionær Skala" -lenke. Disse har ingenting med darwinistisk evolusjon å gjøre. Denne typen tvetydighet forvirrer publikum. Det ligner Darwins egen tabbe om å sammenligne naturlig seleksjon med kunstig seleksjon, en feilslutning han fortsatte med hele livet. (5)

Intelligens overgår langt sjansenes rekkevidde
Intelligensens evner fremfor tilfeldighet er dyptgripende. Min far beregnet at det i gjennomsnitt ville ta tilfeldighet 1500 år ("hvis en person kunne tegne og registrere en mynt hvert femte sekund dag og natt") for å ordne mynter nummerert en til ti i rekkefølge-noe et åtte år gammelt barn kunne gjøre på noen få øyeblikk (s. 51). Derfra beregnet han hvor lang tid det vil ta å forvente suksess ved en tilfeldighet med å ordne uttrykket "The Theory of Evolution" fra et sett som inneholder små og store bokstaver og et mellomrom. Sannsynligheten var 1 til 4,5 x 10^39. Når han ser for seg en maskin som forsøkte dette prosjektet som kunne utføre en milliard trekninger per sekund med lysets hastighet, konkluderte han med at tiden som kreves for å forvente at en suksess, ville være 28 billioner ganger den antatte alderen på jorden . Så sammenlignet han det med et barns evner:
"Så tilfeldighet krever tjueåtte billioner ganger jordens alder for bare å skrive uttrykket: "The Theory of Evolution", ved å trekke fra et sett med små bokstaver og store, som beskrevet, og trukket i lysets hastighet, en milliard trekkninger per sekund ! Bare én gang i den tiden kunne bokstavene forventes i riktig rekkefølge.

Igjen kan et barn gjøre dette, bruke syn og intelligens, på noen få minutter i det meste. Sinnet gjør forskjellen i de to metodene. tilfeldighet har virkelig ikke en sjanse "sammenlignet med den intelligente hensikten til, til og med et barn. [s. 52-53)"
Hvis tilfeldighet måtte stole på jordskjelv og vind for å gjøre jobben, ville det aldri skje. (6)
Mens vi kan håpe på revolusjonerende innsikt fra konkurransene for å finne nye proteiner, vil de oppstå av Intelligent Design, ikke ved Evolusjon.

Bilde 5. Vitenskap eller filosofi?

For Referanser, se slutten av originalartikkelen -lenke.

Oversettelse, via google oversetter, og bilder ved Asbjørn E. Lund