By Noah Shachtman and Lena Groege | Fuente:Wired.com
Hay un reloj escondido que subyace a todo proceso de todos los seres vivos - desde el momento en que nuestras células empezar a dividir a la rapidez con la edad. Los investigadores de DARPA, Agencia de Ciencia extremo del Pentágono, creen que pueden encontrar, con un mash-up de la biología, el código de grietas, las matemáticas y la informática.
Si el esfuerzo tiene éxito - y, chico, es que un gran si - el programa de Biochronicity anunció recientemente podría ayudarnos a entender por qué el cáncer es tan difícil de superar, como madre de las células auto renovarse y por qué las células están programadas para morir. En otras palabras, va a ser uno de los mayores avances Darpa ha tenido.
Los científicos en estos días tienen un sentido medio decente de cómo nuestros procesos de trabajo interno. Por ejemplo, sabemos que los carbohidratos que comemos se descomponen en glucosa y luego dividirse aún más en ATP, la energía que alimenta todas las células. Pero cuando exactamente que la ruptura ocurre, lo que precisamente se dispara y la duración de cada paso que toma es menos conocido Teniendo en cuenta la momento importante en otras áreas de la ciencia -. de los experimentos de la química a la mecánica cuántica - es sorprendente lo poco énfasis que se le da en la biología .
Porque es claro que todos los procesos vitales dependen de un tiempo interno mantener. Esto puede ocurrir una vez en la vida - por ejemplo, las hormonas que se liberan durante la pubertad - o como algo cotidiano, como en el normal metabolismo de los alimentos en energía. Aunque los científicos han descubierto muchos componentes diferentes de nuestros relojes internos ", ninguno ha sido identificado como el eje único o de un regulador maestro del sistema mayor que controla la expresión temporal".
Darpa quiere encontrar el regulador principal, y luego utilizar ese conocimiento para desarrollar "modelos de predicción de eventos moleculares tiempo, progresión del ciclo celular, ciclo de vida, envejecimiento y muerte celular, la respuesta al estrés, y las estrategias de tratamiento útil y la administración de fármacos". La palabra clave es predictivo . Darpa ya no se conforma con la biología como una empresa descriptivo, observando las células y enzimas hagan lo suyo. Ahora, quiere que los modelos matemáticos y algoritmos y teorías que dicen lo que van a hacer a continuación.
De esta manera, la agencia está buscando a cuestas en el trabajo de Alan Turing, el pionero de la informática que se prevé que gran parte de la biología se revela como el resultado de una serie de patrones , más de cinco décadas después, en gran medida ha demostrado derecha.
Para los procesos biológicos donde el tiempo juega un papel obvio, como el envejecimiento o el cáncer, todavía no tienen una idea clara de cuándo - o por qué - se llevan a cabo. Los científicos saben que ciertos trozos de ADN en el extremo de los cromosomas llamado "telómeros" acortan cada vez que la célula se divide, jugando un papel en el envejecimiento y la muerte celular eventual. También están bastante seguros de que las células normales se conviertan en cáncer a través de una serie de mutaciones que interfieren con la corrección de errores y el crecimiento de tejido normal. Sin embargo, precisamente cuando una célula llegará a su pre-programados o la muerte , cuando una célula cancerosa se empiezan a reproducir es aún desconocido.
"Si bien la evolución del tiempo es de suma importancia en la física, la química y la ingeniería, las consecuencias y los mecanismos de trabajo de tiempo biológica no han sido descubiertos", señala el informe. Darpa espera un poco diferente forma de hacer biología poner estos procesos de vuelta en el reloj, por así decirlo.
El que la biología no ha sido completamente ignorado. Una nueva investigación ha descubierto cómo los niveles de estrés y la dieta puede afectar a la edad biológica de un organismo en comparación con la edad cronológica, o año calendario. Desde los primeros "genes reloj" fueron descubiertos en la década de 1970, los científicos han descubierto todo tipo de genes que juegan un papel importante en los ritmos diarios y procesos en todo, desde las cianobacterias a los seres humanos.
Pero es mucho lo que sigue siendo un misterio, no menos importante de los cuales es cómo todos estos genes, los procesos celulares y factores ambientales interactúan. Durante años los científicos pensaban que la secuenciación del ADN revelaría el "gen para" casi todo, desentrañar los misterios de la enfermedad y resultando en nuevos fármacos y tratamientos de genes específicos. No era exactamente un pan de esa manera. Los científicos saben ahora que muchos otros factores - a partir de las condiciones en el útero a las señales dentro de la célula - afectan a cómo y cuándo, se expresan los genes.
Así que para descubrir el cálculo dentro del genoma, que podría tomar algún aspecto más allá del genoma. Los genes pueden contribuir algunos elementos para el reloj interno, sino que interactúan dentro de un andamiaje más amplio de los procesos celulares y factores ambientales. Además, todas estas interacciones no pueden estar sujetos a ningún tipo de control de arriba hacia abajo de un actor en particular. DARPA "maestro regulador" puede llegar a ser más de una red interconectada de los sistemas.
Darpa una vez fue conocido por asumir los retos más absurdamente complicada - de la construcción de cerebros artificiales a las armas de energía para el desarrollo de Grokking las profundidades de la mecánica cuántica . Sin embargo, en los últimos años, la agencia ha dedicado cada vez más de sus recursos a la relativamente mundano, como los análisis de redes sociales , portales médicos en línea .
Biochronicity es un retorno a los fundamentos, los cimientos de la ciencia. Por supuesto, esta misión para descubrir cómo el tiempo se codifica en nuestra biología se iniciará con pequeños pasos. Pero ahora podría ser el momento perfecto para empezar.
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