Intelligent design i aksjon: DNA-kryptering
Av David Coppedge, 12. februar 2025. Oversatt herfra

For 12 år siden, i en serie om Intelligent Design i Aksjon, diskuterte jeg vitenskapen om kryptologi som et eksempel. En gjennomgang av termer er på sin plass; hva er forskjellen mellom kryptologi og kryptografi? I utgangspunktet er det teori vs applikasjon.
Merriam-Webster -lenke, definerer kryptologi som "den vitenskapelige studien av kryptografi og kryptoanalyse." Kryptografi er prosessen med å skrive eller lese hemmelige meldinger i kode. Kryptanalyse involverer teorien om å løse kryptografiske systemer. Det er et tidsskrift for kryptologi. Det er professorer i kryptologi. Kryptologi involverer teorier, data, eksperimentering og testing. Den har alle vitenskapens utstyr - og er helt basert på intelligente designprinsipper. Noe som gir mening. Det krever et sinn for å kode en melding, og et sinn for å dekode den.

Bilde 1. DNA-kveiler

Hvis kryptologi er et eksempel på ID i aksjon, hvor mye mer når det involverer biologisk kodet informasjon? Slik er en ny anvendelse av kryptologi diskutert i The Scientist. Dr. Danielle Gerhard forklarte hvorfor "DNA Kryptografi" representerer en banebrytende teknikk for å redusere biosikkerhetsrisiko.

"I løpet av de siste to tiårene har syntetisering av DNA blitt raskere og enklere, men forskere bekymrer seg for at dette vil gjøre det lettere for folk å få tilgang til potensielt farlige produkter. Mens mange eksperter krever mer føderal veiledning og regulering av produksjonen av syntetiske nukleinsyresekvenser, har andre fokusert på biosikkerhetsproblemer som er litt nærmere hjemmet: i forskningslaboratorier. Jean Peccoud, en syntetisk biolog ved Colorado State University, og Casey-Tyler Berezin, en molekylærbiolog på Peccouds team, diskuterte det største biosikkerhetsproblemet forskning står overfor, tilnærminger for å kryptere meldinger til DNA-sekvenser og viktigheten av sekvenseringsteknologier for å redusere biosikkerhetsrisiko."

Bilde 2. Høye odss for fungerende sekvenser

Sekvensering: det ordet får en bjelle til å ringe. Doug Axe, i sin bok Undeniable, og Stephen Meyer, i Signature in the Cell, forklarte at bæreren av informasjon i biomolekyler ikke er byggesteinene, men sekvensen de er ordnet i. I The Design Inference 2.0 utvidet Dembski og Ewert sitt tidligere konsept med kompleks spesifisert informasjon, og viste at 'kort beskrivelseslengde' er tilstrekkelig til å identifisere design. En sekvens av enere og nuller som ser tilfeldig ut kan kanskje bare beskrives ved å gjenta hele sekvensen, med mindre et mønster lik 'serien av primtall' ble funnet i den. Det ville forkorte beskrivelsen og identifisere produktet av et sinn.

Hvordan forholder dette seg til den nye vitenskapen om DNA-krytografi? I likhet med en serie tall, består DNA av byggesteiner eller "bokstaver" hvis sekvens kan - og gjør - formidle informasjon. Som vi vet fra genetikk, formidler DNA funksjonell informasjon når det koder for proteiner. Den kan også, som diskutert her, formidle ikke-biologisk informasjon på menneskelig språk. Craig Venters team, for eksempel, innebygde sitt eget vannmerke i DNA -lenke da de fullførte sitt "syntetiske celle"-prosjekt. Et svært allsidig molekyl, DNA har også blitt brukt til å kode musikk, kunst og til og med filmer.

Biosikkerhet med DNA
Dr. Gerhard skriver at "skjulte meldinger i DNA kan redusere biosikkerhetsrisiko." årsaken er at DNA er et godt substrat for digital informasjon. Undertittelen sier: "For å forbedre sporbarheten og muliggjøre autentisering av syntetiske nukleinsyresekvenser, bygger forskere inn digitale signaturer i DNA." Artikkelen hennes inkluderer en utskrift av et opptak mellom Jean Peccoud, en syntetisk biolog ved Colorado State University, og Casey-Tyler Berezin, en molekylærbiolog på Peccouds team.

Bilde 3. Ulike sikkerhetsnivåer

Peccoud fremhever en stor risiko som inntil nylig ble ansett som upraktisk: å sende tekstmeldinger over internasjonale grenser som kan oversettes til DNA-sekvenser for biologisk krigføring. "Hvordan vet vi at det vi har i laboratoriene våre er det vi tror det er?" spør Peccoud. Digitale signaturer – kodede strenger som er vanskelige å knekke – kan gi nødvendig sikkerhet. Digitale signaturer har lenge vært brukt i næringslivet og myndigheter for å autentisere meldinger. Hvis DNA er en form for tekst, kan den brukes på lignende måte.

"For eksempel har hver forskningsprøve, for eksempel et rør med et DNA-plasmid, to fasetter: en datapost som inneholder informasjon om sekvensen eller gir et plasmidkart, og så er det innholdet i røret. Når de to ikke stemmer overens, er det alle slags potensielle problemer som oppstår. Dette er kanskje ikke et biosikkerhetsproblem i vanlig forstand fordi du ikke har å gjøre med smittestoffer, men folk bruker millioner av dollar på forskning som de ikke kan reprodusere fordi de ikke vet hva de har i flaskene. Det er et sikkerhetsproblem som kommer fra det faktum at det du jobber med ikke er det du tror det er."

Denne risikoen er ikke science fiction. "Det er noe som skjer i hvert laboratorium, hver dag, og vi har veldig få verktøy for å finne ut hva som skjer i vårt eget laboratorium," legger han til. Berezin viser hvorfor tiden er inne for DNA-kryptering.
"Jeg ble interessert i emnet da jeg ble med i Peccouds syntetiske biologiteam. Jeg innså at mange av metodene vi bruker, som PolymeraseKjedeReaksjon (PKR) og bakterietransformasjoner, er metoder jeg hadde brukt før, men aldri lurte på hvor DNA-sekvensene kom fra eller hvordan jeg ville vite om noe hadde endret seg i sekvensene. Dette er status quo – vi jobber med DNA og tar for gitt at det kommer til å bli det vi tror det er. Når du først er klar over biosikkerhetsproblemene, er det noe du ikke kan snu ryggen til. Nå ser jeg disse problemene overalt."
DNA-kryptering speiler eksisterende metoder for å autentisere digitale meldinger i kommunikasjonskanaler. Når kodesekvenser overføres over internett, hvordan vet en mottaker at meldingen ikke har blitt ødelagt av støy eller skadelig programvare? Et system på mottakersiden, for eksempel en ruter, kan beregne den digitale signaturen på nytt, ofte redusert til en streng med en hashing-algoritme, for å finne ut av det. Hvis den ikke er validert, kan mottakeren be om en reoverføring. På denne måten kan et menneske- eller programvaresystem på slutten av linjen, ha tillit til meldingen.

Bilde 4. Kryptering forutsetter et sett samvirkende nøkler

På samme måte kan digitale signaturer i DNA autentisere et produkt fra en avsender eller advare mottakeren hvis mutasjoner i DNA har ødelagt det. DNA-kryptering reduserer usikkerhet.
"DNA kommer til å mutere. Det er det den liker å gjøre. Den liker å replikere og noen ganger går det ikke perfekt. Så selv om du kanskje har noe trygt i et rør i laboratoriet ditt, etter at du har forplantet det 100 ganger eller 1000 ganger, har du kanskje ikke det du tror du har. Hvorvidt det er farlig eller ikke, avhenger egentlig av det spesifikke scenariet, men usikkerheten ved å ikke vite hva du har, er svært utbredt på tvers av akademiske forskningslaboratorier. Det krever mye arbeid fra brukerens side for å sikre at de sporer alle sekvensene de har og at de sekvenserer plasmidene sine etter hvert som de fortsetter."

DNA-strekkoding er allerede utbredt, legger Berezin til. Det som er nytt er å lage siffrering i DNA, som er hemmelige og vanskelige å knekke.
"Vi er interessert i å kode krypterte meldinger som gir brukeren informasjon om autentisiteten til materialet de jobber med. For dette har gruppen vår utviklet en digital signaturtilnærming kalt DNA Identification Nummer (DIN), som er en mer kompleks kryptografisk tilnærming, som gjør det enda vanskeligere for mottakeren å åpne med mindre de vet hva de leter etter."

Bilde 5. Koder: Regulerer hva som aktiveres og produseres

De nasjonale sikkerhetskonsekvensene av DIN er åpenbare. Berezin fortsetter med å forklare hvordan DIN-er opprettes og hashes til standard strenglengder, og hvordan teknikker utvikles for å hjelpe de som ønsker å bruke det. Fra denne artikkelen ser vi flere punkter som er relevante for ID:
*Informasjon formidles av sekvensen, ikke byggesteinene.
*Informasjon kan oversettes fra ett medium til et annet.
*Mutasjoner eller støy degraderer informasjon, i strid med forventningene til darwinismen.
*DNA er nå et verktøy i steganografi, et annet eksempel på ID i aksjon (her, her).

Bilde 6. Hvilke er designet?

Intelligent design er en integrert del av mange vitenskaper. Nå ser vi nye applikasjoner med byggesteinene til biomolekyler. Men hva med alle de sekvensene i DNA som ikke ble manipulert av mennesker? Jeg lurer på om noe av det ikke-kodende DNAet kan vise seg å inkludere naturlige skjulte meldinger. Vil vi finne komprimeringsalgoritmer, digitale signaturer eller steganografi i ting merket pseudogener eller søppel-DNA? Gitt vår erfaring innen kunstig kryptografi, har talsmenn for intelligent design grunn til å undersøke.

Bilde 7. David Coppedge

David Coppedge er en frilans vitenskapsreporter i Sør-California. Han har vært styremedlem i Illustra Media siden grunnleggelsen og fungerer som deres vitenskapskonsulent. Han jobbet ved NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i 14 år, på Cassini-oppdraget til Saturn, til han ble kastet ut i 2011 for å dele materiale om intelligent design, en diskriminerende handling som førte til en nasjonalt publisert rettssak i 2012. Discovery Institute støttet saken hans, men en ensom dommer dømte ham mot ham, uten forklaring. En naturfotograf, friluftsmann og musiker, David har B.S. grader i realfagsutdanning og i fysikk og holder presentasjoner om ID og andre vitenskapelige emner.