Co přijde po křemíku?
Kniha vyšla na jaře v renomované populárně-vědecké edici Kolumbus a jmenuje se Na úsvitu živých strojů. Napsal ji britský expert na biopočítání Martyn Amos, údajně první člověk na světě, který získal v tomto oboru doktorát.
Kam až může dojít miniaturizace počítačů? Základní komponenty dnešních křemíkových integrovaných obvodů se sice stále zmenšují, ovšem pokud by byly příliš malé, začaly by se rušivě projevovat zákonitosti kvantové fyziky. Zjednodušeně řečeno, elektrony by se v nich nepohybovaly tak spořádaně, jak to inženýři potřebují.
Proto je docela lákavá myšlenka, že stavebními kameny budoucích generací počítačů by mohly být jednotlivé molekuly. Ale jaké? V devadesátých letech napadlo informatiky inspirovat se v živé přírodě. Biologické molekuly totiž dělají různé užitečné věci a také kódují informace.
Genetická informace každého organizmu je přece uložena v jeho DNA, což jsou dlouhé dvojité řetězce, poskládané ze čtyř různých druhů molekul – „písmen" genetického kódu. Dnešní počítače pracují s jedničkami a nulami, DNA s A, C, G a T. Bílkovinné enzymy zase fungují jako molekulární „stroječky" – provádějí rozmanité chemické reakce, mimo jiné i úpravy DNA. Mohou ji číst, přepisovat, kopírovat, stříhat, spojovat… To už dost připomíná práci počítače s daty uloženými v paměti.
Nové myšlenky, netradiční řešení
První pokusy o biopočítání se snažily využít DNA k výpočtům, s nimiž mají konvenční počítače problémy. Některé matematické úlohy totiž vypadají náramně jednoduše (třeba nalezení optimální trasy mezi několika městy), ale jediným postupem řešení je prověřit úplně všechny varianty a vybrat tu správnou. Bohužel počet možností roste se vzrůstající složitostí problému proklatě rychle (pro matematičtěji zaměřené čtenáře: exponenciálně). Důsledek je zřejmý. Rozlousknutí zdánlivě banálního zadání zabere i rychlému stroji velmi mnoho času.
Průkopníky „živých strojů" napadlo zakódovat všechna možná řešení do krátkých kousků DNA, jež lze uměle syntetizovat a pospojovat ve zkumavce. Správný výsledek (tedy odpovídající DNA) pak vybrali ze směsi pomocí technik molekulární biologie.
Zkusil jsem v kostce vysvětlit aspoň principy jedné metody biopočítání. Sami si jistě dokážete představit, jak komplikované jsou její detaily. A to patří k těm jednodušším. Zbytek si raději přečtěte v knize sami.
Témat v ní najdete dost. Vědci teď zkoumají, jak využít pro počítače budoucnosti kromě krátkých řetězců DNA také DNA schopnou poskládat se do komplikovaných struktur, molekulární přístrojky vyhodnocující aktivitu genů, dokonce i celé buňky. Navíc uvažují o buňkách, jejichž genetickou informaci by sestavili uměle, podle svých programátorských a konstruktérských potřeb.
Mnoho těchto nápadů v principu funguje, ale zatím není jasné, zda budou prakticky použitelné. Jak sám autor trochu přiznává, celé biopočítání může být slepá ulička. Nebo se naopak může stát nejúžasnější vědní disciplínou příštích desetiletí. Proto je dobře, že o něm vyšla kniha v češtině – a to rychle, pouhé dva roky od vydání anglického originálu.
Nejmodernější věda převyprávěná pro neodborníky
Martyn Amos je dobrý vypravěč, složité věci dokáže srozumitelně vysvětlit pomocí názorných a povedených připrovnání. Knížku můžete klidně číst i jako stručný úvod do informatiky a molekulární biologie. Vědecká a technická fakta jsou prostřídána s osobními historkami o jejich objevitelích a vynálezcích, což je příjemné osvěžení.
Vynikající je seznam literatury. Najdete v něm kromě těžko získatelných odborných publikací i mnoho internetových stránek a popularizačních článků, většinou také přístupných na internetu. Autor navíc na svém osobním webu odkazy z knihy průběžně aktualizuje.
Amos si uvědomuje také bezpečnostní a etická úskalí svého oboru. Takové otázky vždycky vyvstanou při práci s živými objekty, které pozměňujeme v laboratoři. Existuje totiž riziko, že ty potvůrky nedopatřením utečou do přírody, kde mohou nadělat těžko předpověditelnou paseku. Proto chválím, že se k podobným problémům kniha aspoň krátce vyjadřuje.
Osobně mne potěšila jedna věc. Zakladatelé biopočítání od začátku usilovali o pozornost veřejnosti. Byli rádi za každý hodnotný výsledek, který se dal zároveň dobře „prodat" médiím. Cítili totiž, že veřejná podpora vylepší dlouhodobé vyhlídky jejich snažení a také jejich pozici při shánění peněz na další výzkum. Jak je vidět, popularizace vědy má smysl, i když ji mnoho českých vědců stále považuje spíš za zdržování od práce.
Na našem ústavu se na popularizaci specializuje jeden můj kolega, kterému pomáhám. Já v poslední době dokonce přirovnávám bílkoviny k barovým vyhazovačům a rostlinné buňky ke světlům na semaforu, abych se pokusil přitáhnout pozornost i naprostých nebiologů. Martyn Amos mne tedy povzbudil, že moje snažení snad není úplně k ničemu.
Kniha má i své zápory. Perličky ze života vědců někdy zabírají příliš místa, které by šlo využít lépe. Například dozvědět se něco o principu PCR (metoda umožňující mnohomiliónkrát namnožit vámi vybraný úsek DNA) a o historii jejího objevu je skvělé. Ovšem několik dalších stránek o právnických tahanicích kolem patentování této technologie už není zdaleka tak poutavé čtení. Autor také často a někdy dost rozsáhle cituje z vědeckých i popularizačních článků a knih. Následkem toho je text místy stylově nejednotný a poněkud rozdrobený.
Klady knížky nicméně převažují. Jestli chcete mít jasno v nejnovějších vědeckých trendech, doporučuji vám ji k přečtení.
Na úsvitu živých strojů
autor: Martyn Amos
nakladatel: Mladá fronta
rok vydání: 2008
358 stran
Hodnocení (0 až 10 bodů): 7