一个基于RNA的自然普适计算理论
摘要：生命面临着各种领域的计算问题，包括动物行为、单细胞行为和胚胎发育。然而，我们目前不知道存在的自然生物系统能否具有通用计算能力，即图灵等价。通用有限维度动力系统（包括大多数神经网络模型、细胞内信号级联和基因调控网络模型）达不到通用计算的要求，但被认为能够解释认知和发育。本文提出了一类模型，将远离领域的两个概念连接起来：组合逻辑（或等价的λ演算）和RNA分子生物学。一组基本的RNA编辑规则可以使得计算任何可计算函数的算法复杂性与图灵机相同。这些模型不假设特别复杂的分子机制，也不假设与我们已经了解到的细胞过程根本不同的任何过程。不同独立的酶可以调控每个规则，而RNA分子通过其二级结构解决了括号匹配的问题。在最可行的这些模型中，所有的编辑规则都可以通过在与预定义基序相关的固定位置进行切割和连接操作来实现。这证明了通用计算在分子生物学范围内是可行的。因此，可以合理地假设生命已经演化出-或可能始于-一种尚未被发现的通用计算机。许多规模的看似无关的计算问题都可以使用相同的基于RNA的计算系统来解决。对这一理论的实验验证可能会极大地影响我们对记忆、认知、发育、疾病、进化和生命早期阶段的理解。
作者：Hessameddin Akhlaghpour
论文ID：2008.08814
分类：Other Quantitative Biology
分类简称：q-bio.OT
提交时间：2022-03-10