Kendi Kendini Onaran ve Çoğalan Otomatlar (1956)

Kendini Onaran ve Üreyen Otomatlar

Richard L. Meier

Richard L. Meier
Planlama Eğitim ve Araştırma Programı
Chicago Üniversitesi
Chicago, Ill.

Muhtıra

Kime: Kendi kendini onaran ve çoğalan otomatların inşasına yönelik projelerle ilişkili tüm kişiler
Kimden: Mikrobiologia’daki temsilciniz (Haziran 1956’da Michigan, Ann Arbor’daki DNA Sempozyumu’na katılan)

Bu yolculuk, kendi kendini onaran ve çoğalan otomatların bu bölgede zaten var olduğunun rapor edilmesi üzerine gerçekleştirildi. Öncelikle şunu söylemeliyim ki, bu raporlar gerçek durumu olduğundan düşük göstermektedir. Gerçekte, bu tür otomatlardan 10⁸ ile 10⁹ arasında farklı modelin mevcut olduğu görülmektedir ve bunların büyük bir kısmının popülasyonu 10⁰’ın üzerindedir. Her bir modele, arkaik bir dilden türetilmiş bir ad verilmiştir.

Modeller çoğu zaman birbirlerinden kolayca ayırt edilememektedir. Bu nedenle görevim, bana verilen ilk atama sırasında varsayılandan oldukça daha zordur.

Dikkate değer bir nokta, tasarım ve yapım sorunlarının çözümüne kaba kuvvet teknikleriyle ulaşılmış gibi görünmesidir; muazzam bir deneme-yanılma dizisi sonunda başarılı bir sistemle sonuçlanmıştır. Ancak bu yönteme başvurulduğunda sıkça olduğu gibi, bu başarının hangi işlemlerle elde edildiği tatmin edici biçimde kaydedilmemiştir. Bu bölgenin tarihinde hiç kimse kendi kendini onaran ve çoğalan bir otomatı bir araya getirmemiştir. Açıkça, bu otomatların varlığı Leeuwenhoek adlı bir mercek ustası tarafından keşfedildiğinden beri, çalışma biçimlerinin gizemini çözmek için yoğun çabalar sürmektedir. Her ne kadar şimdiye dek bazı ilginç ilerlemeler kaydedilmiş gibi görünse de, genel tablo hâlâ oldukça karmaşıktır.

Esas olarak çoğalma sisteminin mekaniğiyle ilgilendiğinizi biliyorum, ancak buna hakkını verebilmem için önce Mikrobiologia’da kullanılan dil, yapı malzemeleri ve teknikler hakkında bazı şeylerin açıklanması gerekir.

Dil ve Dokümantasyon

Mikrobiologia’nın dili saf değildir; hızla ilerleyen ve Chymia kültür ailesinin bir dalı olan Biochymia’dan kaynaklanan terminolojiyle güçlü biçimde iç içe geçmiş, hatta onun tarafından baskılanmış durumdadır. Aynı malzeme ya da aynı süreç için iki, üç, hatta bazen yarım düzine ad bulunduğu görülmektedir.

Güncel çalışmaların raporları hacimlidir; yılda belki 2 ile 3 × 10⁴ sayfa arasında değişmektedir ve daha sonra verilecek nedenlerden ötürü, bunların çoğu deneysel işlemleri oldukça ayrıntılı biçimde gözden geçirmeye özen göstermektedir. Deneysel aşamada, büyük ölçüde laboratuvarların enstrümantasyonuna dayanan başka bir dil ortaya çıkmaya başlar. Başlangıç seviyesindekiler dahil olmak üzere toplamda yaklaşık 200.000 kişi, Mikrobiologia’nın başlıca lehçelerini günlük etkinliklerinde kullanmaktadır.

Bu dil özelliklerinden söz etmemin temel nedeni, çeviride yaşadığım güçlükleri mazur göstermektir. Benzerler mevcut olmadığında Mikrobiologia’daki en modern terminolojiyi kullanmaya çalışacağım; aksi hâlde kendi dilimize çevirmeye gayret edeceğim. Sistemler teorileri, bunu anlamlı kılacak ölçüde bizimkine yeterince benzerdir.

Raporların indekslenmesi ve sınıflandırılması alfabetik düzene büyük ölçüde bağımlıdır ve önemli miktarda çapraz indeksleme gerektirir. Dokümantasyon hizmeti yer yer düzensizdir, ancak makul derecede iyidir. Yıllık ya da dönemsel incelemeleri, genellikle eleştirel nitelikte olanları, bizden çok daha fazla kullanırlar. Bu tür incelemeler, benim gibi dili öğrenmeye istekli ziyaretçilere perspektif kazandırmada son derece kullanışlıdır.

Yapı Malzemeleri

Bu otomatların temel özelliklerinden biri, inanılmaz derecede küçük olmalarıdır; neredeyse tamamı çap olarak 10⁻³ ile 10⁻⁴ cm aralığına düşmektedir. Kütleleri 10⁻¹⁰ ile 10⁻⁷ g arasında değişir. Bunu, bizim önerdiğimiz mikro-mikro montajlarla karşılaştırın.

En az bunun kadar önemli olan bir başka özellik, kullanılan bileşenlerin ve alt montajların kararsızlığıdır. Normal çalışma sıcaklığı aralığı 5°–50°C’dir; az sayıda model daha geniş uç değerlere dayanabilir. Maksimum büyüme ya da çoğalma hızlarına dayalı optimum işleyiş, çoğu model için 25°–40°C aralığında görünmektedir. Bu koşullar altında, ilgili alt montajların ortalama yararlı ömrü 10⁻¹ ile 10⁴ saniye arasındadır. Beklenebileceği gibi, temel bellek depolama birimleri genellikle en kararlı öğelerdir.

En yaygın susuz malzeme, proteinler adı verilen bir madde sınıfıdır. Bunlar, amino asit adı verilen daha küçük birimlerin düzenli zincirlerinden oluşur; amino asitlerin yirmiden fazla türü vardır. İkinciler, bu tür ayrımların mümkün olduğu her durumda sol elli yapılardır. Bir protein biriminde 10² ile 10⁵ arasında amino asit bulunur ve belirli bir birimde yer alan bilginin, hem zincirdeki dizilişlerine hem de kıvrılma ve katlanma özelliklerine bağlı olduğu görülmektedir. Proteinler, otomat içindeki yapıları birleştiren ve parçalayan etkileyicileri taşımak ve desteklemek için kullanılır (enzimler). Ayrıca çeşitli türlerde iç iskeletler oluşturmak için de kullanılabilirler.

Proteinlerin büyük bir kısmı, hatta belki de tamamı, üretildikleri modele özgüdür. Bu durum, herhangi bir otomat modelindeki iç görevlerin %99’unun pek çok başka modelle ortak olmasına rağmen ortaya çıkar. Başka bir deyişle, alt montajların genel çapta standartlaştırılması gerçekleşmemiştir. Amino asitlerin proteinlere birleştirilmesinde basit bir stokastik süreç kullanılamaz; çünkü proteinler rastgeleleşme belirtisi göstermez. Bu otomatlar, çağdaş bir bakış açısından bazen tuhaf biçimde verimsizdir.

Başka bileşenler de vardır. Karbonhidratlar adı verilen bir sınıf bulunur; bunlardan nişasta esas olarak enerji depolamak için kullanılırken, selüloz birçok otomatın bileşenlerini yol boyunca kaybetmesini önleyen bir torba ya da kafes işlevi görür. Daha nadir karbonhidrat biçimleri bu iki amaçtan biri için kullanılır.

Bir diğer bileşen sınıfı yağlardır; kural olarak enerji biriktirmek için kullanılırlar, ancak küçük miktarlarda proteinlerle birleştirilerek özel görevler elde edilir. Bu görevlerden biri, suda kolayca çözünmeyen yararlı ara ürünler için hızlı depolama sağlayabilecek küçük susuz bölgelerin meydana getirilmesidir.

Mikrobiologia’daki düzgün çalışan bir otomatın sulu olmayan kütlesinin belki %5’i, neredeyse rastgele karışmış çok sayıda daha küçük bileşenin muazzam bir yığılmasından oluşur. Hurda ve atıklar bu havuza yolunu bulur; otomatın çevreden edindiği yeni bileşenler de aynı şekilde buraya katılır.

En ilginç malzemeyi sona bıraktım. Bu, bilginin büyük kısmını muhafaza eden maddedir. Eğer otomat kendi suretinde bir başkasını meydana getirecekse, bu maddenin her temel ayrıntıda yeniden oluşturulması gerekir. Bu, sonlu boyutlara indirgenmiş evrensel bir Turing makinesinin onların sürümüdür. Bu maddeye nükleik asit denir; sert, kıvrımlı, çubuk biçimli bir form olan DNA ve biraz daha kalın, daha az homojen bir form olan RNA olarak bulunur.

İkincisi, ana dosyaların yalnızca bir bölümünü içerebilen ve büyük olasılıkla ikincil bir biçimde olan bir şube ofisi gibi çalışır; buna karşın belirli uzmanlaşmış işlemlerden sorumlu kılınır.

Enerji Sistemi

Bu otomatlar için güç kaynağı son derece karmaşıktır; çünkü sulu bir ortamda çalışmak zorundadır. Burada güç hattına bağlantı gibi basit bir şey yoktur. Kimyasal enerji dikkatle korunmalıdır; enerji, esas olarak kT’den elde edilen rastlantısal darbelerin yardımıyla, bir alt-birimin diğeriyle eldiven-el içine geçer gibi uyumlu oturmasıyla ve alt-birimlerin, bileşenlerin üretimi için fiilen bir montaj hattı oluşturacak biçimde stratejik konumlandırılmasıyla, alt-birimden alt-birime aktarılır.

Enerji aktarım zincirine katılan bileşenler o kadar çoktur ki, neredeyse zorunlu olarak başka işlevlere de aksesuar hâline gelirler. En yaygın bileşenlerden bazıları belirli amino asitler için hammadde olarak kullanılır; bazıları sinyal algılama donanımının kurulmasında, hareketin hızlandırılmasında ve diğer bağımsız alt-yapılarda istihdam edilebilir.

Blok diyagram biçiminde sunulan tipik bir enerji aktarım çevrimi, Şekil 1’de gösterildiği gibi görünür.

Bu arada, glikozun aynı zamanda nişastanın temel bileşeni olarak işlev gördüğü, piruvatın birkaç amino asidin sentezinde kullanıldığı ve asetatın yağlar için temel hammadde olduğu da not edilebilir.

Çoğu otomat bu türden birden fazla enerji aktarım çevrimi yürütür; böylece herhangi bir nedenle bunlardan biri başarısız olursa, diğerleri donanımın tatmin edici (ancak en yüksek değil) düzeylerde süresiz olarak çalışmasını sağlar. Büyük sınıflardan biri, güneş tayfının 4000–6000 Å aralığındaki fotonları yakalar ve enerjiyi, normalde çevreye atılan atık ürünlerle birleştirerek metabolik ara ürünler tedariki üretmek için kullanır (fotosentez).

Üreme için en uygun koşullar altında Mikrobiologia’daki otomatlar, çevreden çıkarılan enerjinin %10–20’sini dış zarlarının içinde tutabilir; nadir durumlarda %30–40 aralığında değerler bildirilmiştir. Sulu bir ortamda kullanılmak zorunda olan iç enerji aktarımının hantal sistemi göz önüne alındığında, bu son derece dikkat çekici bir ısıl verimliliktir.

Üremenin Mikro Yapısı

Üreyen bir otomat için standart süreç, yaklaşık olarak başlangıç kütlesinin iki katına ulaşıncaya kadar büyümeyi sürdürmesi ve ardından iki aşağı yukarı eşit otomata bölünmek için oldukça karmaşık bir programı üstlenmesidir. Bunlara genellikle yavrular denir. Dolayısıyla her şey sorunsuz çalıştığında, popülasyon en büyük ve en küçük boyut arasında yalnızca yaklaşık iki katlık bir farkla dağılır.

Ara sıra, çevrenin nispeten nazik değişiklikleriyle, yavruların birbirine yapıştığı uzun otomat zincirleri elde etmek mümkündür. Çevre yoluyla tanıtılan bazı kimyasalların varlığında, yalnızca belirli alt-birimlerin çoğalması sağlanabilir. Benzer biçimde, bir otomatı ampute etmek ve normal enzim stokunu yeniden sentezlemeye zorlamak mümkündür; böylece üreme programı süresiz olarak geciktirilir.

Bununla birlikte, büyümenin belirli bir aşamasında, bölünme sürecinin harekete geçirilmesi gerektiğine dair açık ve geri döndürülemez bir kararın ortaya çıktığı görülür. Bu karardan sonra amputasyon artık üremeyi engellemez. Dolayısıyla üreme sürecinin kendisi, bir tür tetikleme sistemiyle çalışıyor gibi görünür.

Otomatların ana kayıtları korumalı çekirdeklerde tutulur. Yavrulara aktarılabilen tüm bilginin %90’ından fazlası bu çekirdeklerin içinde bulunur. Peki ana kayıtlar, yeni bir kopyanın varlığa gelmesi için nasıl çoğaltılacaktır? Son zamanlarda, mevcut gözlem birikimiyle uyumlu bazı yeni ve son derece ustaca fikirler ortaya konmuştur.

DNA’nın, artık oldukça kesin göründüğü üzere, yan yana iki iplikten oluşan rijit bir sarmal olduğu anlaşılmaktadır. Sarmalın uzunluğu, daha küçük otomatların bazılarının çapına neredeyse eşittir. Bu ipliklerin çoğalmak için çözüldüğüne inanılmaktadır; ancak bu süreçten daha sonra söz edilecektir.

İplik, her biri bir baz, deoksiriboz ve trifosfattan oluşan tekrarlayan birimlerden meydana gelir. Kullanılan baz türleri yalnızca dörttür ve tamamlayıcı bir biçimde eşleşirler. İlgili yalnızca tek bir deoksiriboz türü vardır ve izin verilen trifosfat yapısı da tektir. Dolayısıyla aktarılabilir bilgi, yalnızca bazların eşleşmesinde yer alabilir.

Baz çiftlerinde yalnızca iki seçenek bulunduğundan ve bunların her biri iki şekilde alınabildiğinden (ab veya ba), gösterilen alt-sistemde yalnızca iki bit bilgi depolanabilir. Gerekli hacim, depolanan her ikili basamak için 1 × 10⁻²¹ cc’dir. Eksiksiz bir sarmal eleman 4.000 ile 12.000 bit depolayabilir. Kendi kendini sürdüren otomatların en az yirmi kadar böyle elemanı taşıdığı görülürken, yüz sayısı daha yaygındır.

Bilginin DNA’dan nasıl “okunduğu” hâlâ oldukça belirsizdir. Bir görüşe göre bu, DNA’nın yüzeyinde benzer bir malzeme oluşturularak, onun izinin alınmasıyla yapılır; ardından yeni zincirler buradan bükülerek ayrılır ve otomatın diğer bölgelerine gönderilir. Bu malzemeye RNA denir.

DNA gibi o da bazları, şekerleri ve trifosfatları bir zincir hâlinde birleştirir. Çevresi biraz daha kalın olmakla birlikte, bu zincirin de çift sarmal hatta üçlü sarmal oluşturması oldukça olası görünmektedir. Bazların dört örnekten üçünde DNA’dakiyle aynı olduğu; şeker bölümünün birkaç ayrıntı dışında benzer olması gerektiği; trifosfatın ise özdeş göründüğü anlaşılmaktadır. Bu, RNA’nın özgün kayıttan biraz farklı bir koda sahip olması gerektiği anlamına gelir. İçine fazladan bir tekrar payı yerleştirilmiştir.

Ancak bilgi tarandıktan sonra onunla ne yapılır?

Kanıtlar, RNA’nın enzimlerin proteinlerinin üretilmesinden sorumlu olduğunu güçlü biçimde göstermektedir. RNA’daki bilgi bir “şablon” aracılığıyla aktarılabilir. Bir şablonun nasıl olabileceğine dair en ustaca betimlemeler, RNA’nın yüzeylerine, birçoğu kendi yapısından çok da farklı olmayan bir baz-şeker-fosfat birleşimine sahip, serbestçe yüzen belirli bileşenleri adsorbe edebileceği varsayımıyla başlamıştır.

Ancak DNA gibi kendini kopyalayamaz (tekrar payı nedeniyle mi?). Bu nedenle, serbestçe yüzen amino asitler, belirlenmiş konturlara tam olarak uyan bu çıkıntılı üst-yapıya yerleşir. Normalde 150 ile 500 amino asitten oluşan bir dizi adsorbe edilir (her birinin benzersiz olarak tanımlanması için 4–5 bit gerekir). Ardından bir enzim gelir ve amino asitlerin ana yapışma noktalarını fermuar gibi kapatır.

İşlem bittiğinde, protein (her ayrıntıda doğru—aksi hâlde “fermuarlama” tamamlanamaz ve parça şablona kilitlenmiş kalır; bu durumda otomat tüm düzeneği parçalayarak bileşenlerden yenisini kurmak zorunda kalır) önceden belirlenmiş bir biçimde dikkatle katlanır ve yüzdürülerek uzaklaştırılır. Böylece yeni amino asitlerin sürüklenerek şablon üzerindeki uygun noktalara yapışmasına yer açılır.

Büyümeye elverişli koşullar altında protein oluşum süreci ölçülmüş ve 1–10 saniye sürdüğü bilinmektedir; bu da, eğer gerçekten yapılıyorlarsa, tek tek “fermuarla” ya da “fermuarlama” kararlarının her birinin yaklaşık bir milisaniye mertebesinde zaman gerektirdiğini düşündürür.

Yükselteçler ve Çarpanlar

Enerji açığa çıkarma sistemi ile bilgi aktarım sistemini betimlediğime göre, bazı görece benzersiz yükselteçlerin ve çarpanların işin içinde olması gerektiği açıkça görülür.

Şekil 2’deki diyagram, sistemin bir nesil boyunca nasıl çalıştığını gözünüzde canlandırmaya yardımcı olabilir. Tek bir DNA elemanında depolanan sinyaller, tek bir nesilde RNA kodu içinde yaklaşık 1–100 kez aktarılmalıdır ve bunların her biri bu kodu protein zinciri sürümüne dakikada 5–50 kez çevirir.

Her enzim, bileşenleri adsorbe etme, belirlenmiş görevini yerine getirme ve ürünü desorbe etme işlemlerini saniyede 10⁵’e varan hızlarda gerçekleştirebilir; ancak ortalama bir enzim için bu sayı, bir nesil boyunca (örneğin 10³–10⁴ saniyelik bir süre) yürütülen çevrimlerin toplam sayısını temsil etmesi daha olağandır.

Bu süreçte yükseltmenin getirdiği “gürültü” ihmal edilebilir düzeydedir. Otomatları, bizim ölçütlerimize göre son derece yüksek doğruluğa sahiptir. Şu anda, proteinde bulunan bilginin yalnızca küçük bir bölümünün yeni DNA sentezini yönlendirmek üzere geri beslendiği olası görünmektedir. Bu, sıcaklık ve diğer çevresel değişimlerin yol açtığı “sürüklenmeyi” önlemek için yeterli olabilir.

Çoğu “çarpan”da olduğu gibi, bu sistemlerde uzay sabitleri zaman sabitlerinden daha kritiktir. Yerleşik geometrik yapılandırmalar son derece katıdır. Buna karşılık, bir durumdan diğerine geçişler çoğu zaman eşiği üç kat ya da daha fazla artırılıp azaltılabilen mikro “tetikleme sistemleri” hâlinde düzenlenmiştir.

DNA’nın Haritalanması

Hangi tür bilgi nerede depolanır? Bu soruyu yanıtlamak için, otomatlardaki kusurları çözümlemek üzere oldukça karmaşık istatistiksel teknikler geliştirilmiştir. Bunlar özellikle kendiliğinden ortaya çıkan ve kuşaktan kuşağa aktarılan kusurları (mutasyonları) keşfetmekte yararlıdır. Tekil ve tanımlanabilir kusurların sıklığı, neredeyse her zaman nesil başına 10⁻⁴’ten azdır.

Bu tür kusurlara sahip otomatların birçoğu, ortaya çıkma sıklığından daha yüksek ya da daha düşük bir sıklıkla normal duruma geri dönebilir. Belirtilebilir özelliklerin neredeyse tamamının DNA üzerinde bulunan bilgiye kadar izlenebildiği açıkça ortaya konmuştur.

Mutasyonlar aracılığıyla, DNA’nın adı belirtilmeyen bir ipliği üzerindeki, bir dizi yapısal özelliğe karşılık gelen noktaları haritalamak mümkündür. Mikrobiologia’nın yerlileri, çok yakında hangi ipliklerin hangi özellikleri denetlediğini ve hangi baz çiftlerinin belirli özgül enzimlerin yapısını belirlediğini saptamayı ummaktadır.

DNA, 4.000–12.000 bit depolayabilen hatasız bir manyetik bantla karşılaştırılabilir; bunun yanı sıra, çevresindeki yapıda belki 1.000–2.000 bit daha bulunur ve bunlar çok daha yüksek miktarda arka plan gürültüsünden etkilenebilir. Bir “sözcüğün” ya da tek bir talimatın, üç baz çiftiyle eşdeğer bir bölgede depolanabildiği ve aynı derecede kesin başka talimatların da “bant” üzerinde sekiz baz çifti mesafesi içinde bulunduğu gösterilmiştir.

Bununla birlikte, bazı diğer talimatların uzamsal olarak yaygın olduğu ve bu kadar ince çözümlenemediği gösterilmiştir. Bunlar 150 baz çifti ya da daha fazla bir aralığı gerektirebilir. Ayrıca, çok sayıda daha özgül talimatın üzerine “üstten yazdıkları” bilinmektedir. Şekil 3’teki DNA diyagramı durumu betimlemeye yardımcı olabilir.

Belki de kısa “sözcükleri” birbirinden ayırmak için gerekli aralık, daha düşük bir “frekans”ta ve daha geniş bir “bant genişliği” ile taranmaktadır. Bu ekonomik bir yaklaşım gibi görünür; ancak bu özelliğin yükselteç sistemine nasıl yansıdığı henüz anlaşılamamıştır.

RNA tarafından yapılan tarama hızının, en uygun koşullar altında saniyede yaklaşık 10³–10⁴ bit mertebesinde olması gerekir. Bu hızın, oldukça büyük bileşenler hakkında her milisaniyede birkaç evet–hayır kararının verilmesini gerektirmesi nedeniyle, sürecin difüzyon denetimli olması muhtemel görünmektedir.

Bu çalışmada yapılan bir başka ilginç gözlem daha vardır. Eğer belirli bir enzimin imalatı için A, B, C, D, … gibi bir dizi işaretleyici sırayla gerekiyorsa, DNA üzerinde kaydedilen talimatlar da aynı sırayla verilmektedir. Şu anda bunun zorunlu olarak böyle olması için iyi bir neden görünmemektedir; ancak sonraki çalışmalarda da ortaya çıkmaya devam ederse, DNA ve RNA’nın kodlarının çözülmesinde anahtar bir rol oynayabilir. Ayrıca tarama sürecinde elde edilecek önemli bir ekonomiye de işaret ediyor olabilir.

Temel Karar Kuralları

Şekil 1

Glikoz (C₆)
Piruvat (C₃)
Asetat (C₂)
Fumarat (C₄)
Süksinat (C₄)
Atık ürünün atmosfere verilmesi

Enzimi belirtir.

Belirtilen bileşendeki karbon atomu sayısını gösterir.

Şekil 2

DNA
Her biri için 10²–10⁵ enzim ve protein
Enzim başına 10⁵–10¹¹ basit reaksiyon çevrimi

Şekil 3

DNA “bandı”
Özgül genetik işaretleyicilerin lokusları

(Bu bölgeler içinde “bant”ta yapılacak herhangi bir değişiklik tanınabilir bir mutasyona yol açar.)

Henüz, ilgili otomat modelleri arasındaki işbirliği ve rekabetten ve bu etkileşimler sırasında ortaya çıkan olgulardan söz etmedim. Modellerin, değişen koşullara uyum sağlamadaki esnekliği şimdiye kadar ima ettiğimden daha fazladır. Popülasyon büyüklüğü ve mutasyon sıklığı dikkate alındığında, birkaç birimin en iyi mutasyon bileşimini tesadüfen geliştirmiş olarak belirli bir şoku atlatabilmesi ve bu bileşimlerin neredeyse süresiz olarak yavrulara aktarılabilmesi kolayca görülebilir.

Mikrobiologia’daki birçok model için gerçek kötülerden de bahsetmedim. Virüs denilen, minik içi boş makine vidaları ve cıvataları biçiminde olan düzenekler vardır; bunlar uyum sağladıkları türdeki otomatlara giriş izni elde edebilirler. İçeri girdiklerinde, virüs otomatı üretim sisteminin büyük bir bölümünü yeni virüs için protein ve RNA üretimine ayırmaya sevk eder. Çoğu zaman virüs o kadar açgözlüdür ki konak otomat çalışamaz hâle gelir. Parazit olarak son derece etkili olabilirler; bir ya da iki nesil içinde saf bir popülasyonu silip süpürerek %99,9’dan fazla yıkıma yol açabilirler. Virüslerin boyutları bir otomatın 10² ile 10⁵’te biri arasında değişir. Çoğu bir miktar DNA içerir, ancak çok azı, varsa bile, enzim içerir. Otomatlar için ne kadar sorunlu olurlarsa olsunlar, virüsler daha yüksek örgütlenme düzeylerini anlamak için benzersiz fırsatlar sunar.

Bir otomat enerji ya da ham madde bakımından ciddi baskı altına girdiğinde, hacmi küçülür. Yağ ve karbonhidrattan sonra en kolay vazgeçilebilir malzeme protein gibi görünmektedir. RNA içeriği de zamanla azalır; ancak metabolik ara ürünlere dönüştürülebilecek madde bakımından çok az katkı sağlar. Bazen tüm mekanizma, metabolik hızı son derece düşük olan (spor olarak adlandırılan) bir çekirdeğe kadar küçülür; ancak çevre yeniden daha normal hâle gelir gelmez hızla tam etkinliğine dönebilir. Spor hâlinde, hücre dışı virüsler kadar darbeye karşı geçirimsizdir ve bileşim bakımından onlardan çok da farklı değildir.

Bazı virüsler dâhil olmak üzere yırtıcılarla karşılaşıldığında kullanılan alternatif bir savunma yöntemi, çevreye sahte bileşenler ya da zehirler dağıtmayı içerir. Bunlara antibiyotikler denir.

Bir başka strateji ise, belirli kapasiteleri yedekte tutmak ve bunları bir anlık uyarıyla devreye sokabilmektir; böylece enzim üretim kapasitesinin önemli bir bölümü yeni etkinliğe ayrılır. İndüklenebilir enzimler, muhtemelen başka bir enzimin kullandığıyla aynı amino asit zincirini kullanır; ancak zincirin katlanması değiştirilir ve belki yeni bir efektör kullanılır; böylece farklı bir görevi yerine getirebilir.

Bu otomatlara, var oldukları anlaşılan 10¹²–10¹³ kuşak boyunca yerleştirilmiş bir dizi ilkel “değer” bulunduğu görülmektedir. Örneğin, her biri kendi hayatta kalmasından sorumludur (farklılaşmış otomatlardan oluşan karmaşık toplumlar üzerine daha sonraki bir rapor, bunun göründüğü kadar açık olmadığını gösterecektir; çünkü grup, bazı bireyleri ya da belirli türlerini vazgeçilebilir bulabilir). Yine de her bir birimin ölümlülüğü kabul edilir; çünkü en yüksek öncelik, yüksek doğrulukta çoğaltmaya verilir. (Soy, üremedeki hassasiyete verilen önem sayesinde pek çok kuşak boyunca bozulmadan varlığını sürdürür.)

Uyarlanabilirlik ile kesinlik arasındaki uzlaşma da soyun tarihi tarafından belirlenmiştir. Çoğu modelde, bağımsız soyların deneyimlerini birleştirmeye yönelik düzenekler bulunduğu artık güçlü biçimde kuşkulanmaktadır. Bu, en nadir uyum kapasitelerinin kaybını önler (coğrafi olarak yalıtıldığında kalıtsal bir soy, hayatta kalmak için genellikle tüm uyum kapasitelerini sergilemeye zorlanmaz ve kullanılmayanların bazılarını mutasyon yoluyla yitirebilir) ve çok seyrek olarak, yeni bir gereksinimle başa çıkma sürecinde geliştirilen yeni bir kapasiteyi ekleyebilir. Bunun hangi yöntemlerle yapılabildiği, bir kalıtsal soya ait bir otomattan, ilişkili bir soya ait başka bir otomata DNA’nın doğrudan aktarımına dayanır.

(devamı sayfa 32’de)

Otomatlar

Computers and Automation (15. sayfadan devam)

Böyle bir aktarım oldukça dikkate değer bir işlemdir; çünkü bu otomatlar, DNA proteinlerden oluşan koruyucu kaplamasından kurtulacak olursa, enzimlerden biri tarafından hızla parçalara ayrılacak şekilde organize edilmiştir. Böylece başka bir modelden gelen yabancı DNA’ya karşı korunurlar. Eğer böyle bir enzimle donatılmamış olsalardı, yabancı DNA virüslerle aynı etkinliği meydana getirebilir ve çeşitli model sınıfları arasındaki rekabette yıkıcı bir silah olabilirdi.

Buna rağmen, zarların ve enzimin tehlikelerine karşın, zaman zaman bazı DNA’lar geçiş yapabilmektedir. Halihazırda otomatta işlev gören DNA ipliklerinin parçalarının ya da tüm ipliklerinin yerine geçebilir. En küçük otomatlar arasında bunun ne ölçüde gerçekleştiği hâlâ bir bilmecedir. Bununla birlikte, bir birimden diğerine DNA öğelerinin ara sıra bağışlanmasının, donörden alıcıya hazır bir aktarımı (cinsel birleşme) mümkün kılan zar üzerinde birkaç kolaylaştırıcı değişikliği haklı çıkaracak yeterli değere sahip olduğu görülmektedir. Genel olarak model ne kadar büyük ve karmaşıksa, DNA aktarımı için sağlanan düzenleme de o kadar ayrıntılıdır. Bu ayrıntılı biçimde mekanizmaya seks adı verilir.

DNA’nın bu aktarımı, Mikrobiologia’daki otomatlar arasında en temel iletişim yöntemi gibi görünmektedir. Cinsel birleşme, otomatların ulaştığı en yüksek soyutlama düzeyinde deneyimi birleştirmek için bir araç sağlar. Otomatların evrimi sırasında başlangıç popülasyonu son derece yüksek bir değere (10¹² birey) ulaşmadıkça, büyük olasılıkla tüm soylar yaklaşık 10¹³ nesil içinde yok olurdu. Öz yeterlilik için “kaba kuvvet” çözümünün, seks geliştirilene kadar tamamlanmadığını düşünmek artık şaşırtıcı görünmemektedir.

Matematikteki evrensel Turing makinesinin gürültüyle uğraşması gerekmez; ancak bu otomatlar, sonlu bantlarla ve Termodinamiğin İkinci Yasası ile gerçek dünyada çalışırlar. İlgili soyların önceki model deneyimlerinden yararlanma yöntemini bularak, soyun ölümünü neredeyse süresiz olarak ertelemişlerdir.

Şimdiye kadar Latince olarak adlandırılan dili çözebilen kimseyi bulamadım; ancak buradaki çalışanların çoğunun dilbilgisi ve etimolojinin bir kısmını bildiği anlaşılıyor.

2.

Mikrobiologia dilinde buna hücre denir; ancak bu terim, taşınabilir güç kaynakları konusunda uzmanlaşmış fiziksel kimya gruplarının kullandığı anlamdan oldukça farklı bir anlama sahip olduğundan, otomat terimine bağlı kalmalıyım.

3.

Onların dilinden bir sözcük kullanıldığında, yabancı dillerle ilgili standart kullanımlara uygun olarak altı çizilecektir.

4.

Şunlar vardır:

a) alt birimleri birbirine bağlamak ya da onlara koruyucu bir kaplama sağlamak için sıklıkla kullanılan tuzlar,

b) yarı mamul bileşenler olan metabolik ara ürünler ve

c) atılması gereken, kullanılamaz artık olan metabolik atıklar.

Yaklaşık 10³ öğe tanımlanmıştır; her birinin sayısı 10² ile 10¹⁰ arasında değişmektedir.