Exemples biologiques similaires aux instructions de programmation:

• IF : activateur transcriptionnel; lorsqu'il est présent, un gène sera transcrit. En général, il n'y a pas de fin d'événements à moins que le signal soit parti; le programme ne se termine qu'avec la mort de la cellule. Ainsi, l'instruction IF fait toujours partie d'une boucle.
• WHILE : Répresseur transcriptionnel; gène sera transcrit jusqu'à ce que le répresseur ne soit pas présent.
• Il n'y a pas d'équivalents d'appels de function . Tous les événements se produisent dans le même espace et il y a toujours une probabilité d'interférence. On peut dire que les organites peuvent agir comme un compartiment qui peut avoir une fonction comme des propriétés, mais ils sont très complexes et ne sont pas simplement une sorte de périphériques d'entrée-sortie.
• GOTO dépend toujours d'une condition. Cela peut se produire dans le cas de certaines connexions réseau telles que des boucles à réaction et des chemins branchés. Par exemple, s'il existe une voie de signalisation comme celle-ci:
  A → B → C et qu'il y a une autre connexion D → C alors si d'une manière ou d'une autre D est activé, il affectera directement C , rendant ainsi A et B inutiles.

Les portes logiques ont été construites en utilisant des circuits biologiques synthétiques. Consultez cet avis pour plus d'informations.

Remarque

Les processus biologiques moléculaires ne peuvent pas être directement comparés à un code informatique. C'est la logique sous-jacente qui est importante et non la construction d'énoncé elle-même et ces exemples ne doivent pas être considérés comme des analogies absolues. Il est également à noter que l'ADN n'est qu'un ensemble d'instructions et pas vraiment une entité entièrement fonctionnelle (il est fonctionnel dans une certaine mesure). Cependant, même étant juste un code, il est comparable à un code HLL qui doit être compilé pour exécuter ses fonctions. Consultez également ce message.

Il est également important de noter que la cellule, comme de nombreux autres systèmes physiques, est de nature analogique. Par conséquent, dans la plupart des situations, il n'y a pas de valeur 0/1 (binaire) des variables. Considérez l'expression génique. Si un activateur transcriptionnel est présent, le gène sera transcrit. Cependant, si vous continuez à augmenter la concentration de l'activateur, l'expression de ce gène augmentera jusqu'à atteindre un point de saturation. Il n'y a donc pas de logique numérique ici. Cela dit, j'ajouterais que le changement de comportement est possible dans les systèmes biologiques (y compris l'expression génique) et est également utilisé dans de nombreux cas. Certains types de structures de réseaux de régulation peuvent donner lieu à une telle dynamique. La coopération avec ou sans rétroaction positive est l'un des mécanismes qui peuvent implémenter un comportement de commutation. Pour plus de détails, consultez l’ultrasensibilité. Consultez également " La génétique moléculaire peut-elle créer une variable booléenne à partir d'une variable continue?"

Il y a certainement des comparaisons qui pourraient être faites entre la façon dont les gènes sont exprimés à partir de l'ADN et les fonctions logiques, mais elles ne sont pas géniales.

Mais la biologie synthétique est vraiment un nouveau domaine en plein essor qui tente pour intégrer des fonctions logiques dans la biologie, voir par exemple Siuti et al (2013).

L'article ci-dessus est un exemple brillant d'un groupe utilisant des bactéries pour stocker des informations et s'assemblant dans des circuits biologiques qui peuvent ensuite être utilisés pour traiter des fonctions logiques . Donc, cela se fait mais pas exactement de la manière que vous proposez.

L'ADN n'est pas analogue au code informatique, ce qui rend votre recherche de constructions similaires sans signification. Pour donner quelques exemples simples pourquoi c'est:

• Le code informatique a un ordre d'exécution séquentiel; L'ADN agit en parallèle et dans le désordre, il n'est pas "exécuté".

• Le code informatique a une signification stricte et cohérente, donc la ligne if x == 4: x = 7 fait toujours la même chose; l'ADN codant se traduit en acides aminés et ce sont les interactions chimiques complexes entre ces acides qui donnent aux protéines leur fonction, donc aucun morceau d'ADN codant ne peut être compris en dehors de sa protéine.

Les systèmes biologiques ont certaines voies qui fonctionnent de la même manière que les ordinateurs, mais vous devriez les rechercher au niveau des protéines et non au niveau de l'ADN et, même dans ce cas, vous devez faire extrêmement attention à ce que votre analogie ne nuise pas à votre compréhension de ce qui se passe réellement .

Juste pour ajouter aux réponses précédentes, mais l ' interférence transcriptionnelle (voir par exemple Shearwin et al., 2005) peut être considérée comme une forme de déclaration IF (ou WHILE ) dans le sens que:

  if (x transcrit) {not y transcrit}  

L'interférence n'a pas à être binaire cependant, et plus courante sont des réponses notées. Des interférences transcriptionnelles peuvent également avoir lieu au stade de l'ARN (voir par exemple Xue et al, 2014), en utilisant ARN antisens et en fournissant souvent une rétroaction négative boucle, mais l'interférence est ensuite supprimée de l'ADN, et ne représente pas un analogue de déclaration IF directe au stade de l'ADN.

Pour moi, GOTO a principalement un sens pour l'exécution de code séquentiel, et ce n'est pas le cas de l'ADN (beaucoup de transcription se produit tout le temps en parallèle). Plus généralement, "l'exécution" parallèle de l'ADN ainsi que les interactions continues et les boucles de rétroaction entre l'ADN, les transcriptions et les protéines (entre autres) signifie également que les processus cellulaires sont beaucoup moins clairs et traçables que le code informatique, ce qui signifie que l'ordinateur le code est une très mauvaise métaphore des processus cellulaires et du fonctionnement de l'ADN.

Comme l'a dit WYSIWYG, il n'y a pas d'équivalent pour les appels de fonction, car il y aura toujours des interférences. Cependant, on pourrait soutenir que certaines voies modulaires (par exemple, la signalisation de l'apoptose) peuvent être vues comme un "bloc de code" où une certaine entrée conduira (presque) certainement à un certain effet. L'analogie avec les appels de fonction est que, en décrivant de nombreux mécanismes différents, cela permet un «code» plus court et plus efficace pour tout considérer entre par exemple. l'activation de la caspase et la fuite de cytochrome en un seul bloc. De plus, marquer une protéine avec de l'ubiquitine peut peut-être être vu comme un appel de fonction à la dégradation.

Si vous êtes intéressé par les blocs de construction pour la programmation avec la biologie, consultez le programme biobricks.org, qui vise à définir pièces modulaires (briques) pouvant être des capteurs, des fonctions logiques, des effecteurs, ...

Concernant les appels de fonction:

Il n'y a pas d'équivalents d'appels de fonction. Tous les événements se produisent dans le même espace et il y a toujours une probabilité d'interférence. On peut affirmer que les organites peuvent agir comme un compartiment qui peut avoir une fonction comme des propriétés, mais ils sont très complexes et ne sont pas seulement une sorte de périphériques d'entrée-sortie.

et

Comme l'a dit WYSIWYG, il n'y a pas d'équivalent pour les appels de fonction, car il y aura toujours des interférences.

Je pense que les récepteurs nucléaires sont d'excellents exemples d'appels de fonction. Ils traînent dans le cytosol permettant à la programmation normale de fonctionner de manière normative. Lors de l'activation avec leur ligand, ils se transloquent vers le noyau pour activer des sous-programmes de répression / activation génique et des processus en aval ultérieurs.

De cette façon, on pourrait même affirmer que la plupart des interactions initiales de ligands qui déclenchent la signalisation cellulaire sont des appels de fonction.

En plus de l'excellente réponse WYSIWYG, il existe des constructions de type programmation au niveau inférieur:

• FUNCTION CALL - remplaçant une seule sous-unité à l'intérieur d'une protéine complexe, assemblée à partir de plusieurs sous-unités, chacune codée par des gènes séparés. Cela peut également être considéré comme COMPOSITION, un autre concept de programmation.
• IF - épissage alternatif, un morceau d'ADN (exon) peut être inclus ou non dans le transcrit qui code la protéine finale.