Come i computer, gli organismi viventi sono fatti sia di materia che di informazione. Alla dualità hardware/ software corrispondono nella biosfera le due principali classi di macromolecole: da una parte le proteine, che formano gli ingranaggi della vita, dall’altra gli acidi nucleici, che contengono le istruzioni per la sintesi di questi ingranaggi. La biologia computazionale segue questa stessa dualità. Da una parte, l’approccio “hard” che guarda alle molecole come a delle “cose”: sia la modellazione molecolare, di cui abbiamo già parlato varie volte (numeri di aprile e maggio 2002 e di dicembre 2005), sia la dinamica biomolecolare, di cui si è parlato nello scorso numero, cercano di capire come queste complicate nanoscopiche cose possano agire e interagire una volta immerse in un certo campo di forze. Dall’altra, l’approccio “soft”, che guarda alle molecole come a delle “parole”, considerando l’organismo come una struttura in grado di conservare e propagare il suo patrimonio genetico. In effetti, la biologia computazionale è nata proprio come bio-informatica, per gestire le grandi masse di dati che cominciavano a venir raccolte sequenziando il DNA. E non ha smesso di crescere in questa direzione, approfondendo anzi l’omologia strutturale tra le sequenze genetiche e le righe dei comandi con cui sono fatti i programmi. In AVIDA, il sistema che gestisce la simulazione da cui è tratta l’immagine, ogni organismo è un programma autonomo in grado di replicarsi e di competere con gli altri per l’utilizzo della risorsa a loro disposizione: il tempo macchina. Siamo da tempo abituati alla metafora del virus, che usiamo per riferirci ai programmi scritti per infettare e danneggiare i nostri computer. Sappiamo anche che si tratta, però, solo di un modo di dire e che i virus dei computer non hanno in realtà niente a che vedere con i parassiti delle cellule. Gli organismi digitali di cui stiamo parlando sono invece costruiti a immagine e somiglianza di quelli veri, e il programma cerca di tener conto di quello che la scienza ha imparato sulla genetica dei microrganismi. Ogni pixel rappresenta un singolo organismo. Lo spazio (inizialmente tutto nero) rappresenta la piastra di Petri da colonizzare. La popolazione visualizzata nell’immagine è evoluta attraverso mutazioni casuali e un processo selettivo basato sulla capacità di replicarsi e di adattarsi propria del fenotipo che risulta dalle suddette mutazioni. I colori dei diversi ceppi esprimono i loro diversi livelli di adattamento. Rispetto ai batteri, il principale vantaggio degli organismi digitali è che mutano ed evolvono a un ritmo e a condizioni che possono essere controllati e definiti con assoluta precisione. Inoltre, la rapidità dei processi generativi supera per vari ordini di grandezza quella pur considerevole degli organismi biologici: anche girando su un normale personal, in un solo giorno si può arrivare a 20.000 generazioni, quante in laboratorio se ne riescono a seguire solo in esperimenti della durata di interi decenni.

Nell’immagine, prodotta da Kaben Nanlohy al Devolab (Digital Evolution Laboratory) della Michigan State University, è “fotografato” un momento dell’evoluzione di una popolazione di microrganismi digitali che ha colonizzato una piastra di Petri virtuale. L’esperimento è stato realizzato in AVIDA, un programma creato al Digital Life Laboratory del California Institute of Technology e successivamente sviluppato al Devolab.

2013-08-29T15:44:14+00:00sabato 1 novembre 2008|Categories: cartoline dalla scienza|Tags: , |

Trieste

riva Massimiliano e Carlotta, 15 34151 Grignano (Trieste)

Telefono: 040224424

Fax: 040224439

Pordenone

Via Vittorio Veneto, 31 33170 Torre di Pordenone

Telefono: 0434542455

Fax: 0434542455

Tavagnacco

via dei Molini, 32 33010 Adegliacco, Comune di Tavagnacco (UD)

Telefono: 0432571797 • prenotazioni: 040224424