batterio
La vita dentro un programma.
Art.commentato  inviato in privato da F. Melis, 25\07\2012, h. 09.53.

ti mando un articolo. A me  sembrato molto interessante: parla del
connubio tra informatica medicina e scienza.

Da "Repubblica" del 23 luglio 2012

La vita dentro un programma
un software ricrea un batterio
Una simulazione basata su 28 algoritmi replica la biologia
dell'organismo pi semplice noto all'uomo. Per studiare in tempo reale
gli effetti di modifiche genetiche. E in futuro, applicare la tecnologia
anche all'uomo

La vita dentro un programma un software ricrea un batterio
LINEE DI CODICE, come un normale altro programma. Solo che quello messo
insieme all'Universit di Stanford ricrea la vita. Anche se di un
organismo molto semplice, il batterio del Mycoplasma Genitalium, con
solo 525 geni nel suo Dna - l'Escherichia Coli ne ha, per raffronto,
oltre 4000. Ma da oggi esiste un software che simula o forse replica in
tutto e per tutto la vita del batterio. Una forma di vita artificiale
che scienziati e ricercatori potranno studiare, modificare geneticamente
nel dominio virtuale, senza intervenire fisicamente sull'organismo reale.

1900 interazioni molecolari. I 525 geni del Dna del batterio vengono
simulati da 28 algoritmi, ognuno di questi dedicato al controllo di un
codice che replica il funzionamento di un processo biologico. La
modularit del codice permette alle differenti "routine" di interagire
costantemente, creando un unico processo vitale simulato.
Il "modeling" del Mycoplasma, l'organismo pi semplice esistente in
natura,  un risultato ottenuto dal bioingegnere Markus Covert e dalla
sua equipe. Il programma replica 1900 interazioni molecolari e
comportamenti registrati del batterio nell'arco del suo ciclo vitale.

In futuro, l'uomo. Nella sostanza, una simulazione cos fedele di un
organismo vivente regala possibilit finora precluse alla ricerca, come
la modifica in tempo reale di un aspetto del genoma per verificare gli
effetti sulla biologia del batterio e l'interazione con altri aspetti
dell'organismo. Naturalmente la tecnologia  solo all'inizio, ma apre
scenari gi consistenti: l'obbiettivo  naturalmente la simulazione del
contesto umano, per studiare nel virtuale comportamenti biologici e
interazioni con altri organismi. A tutto vantaggio della scienza medica.

(23 luglio 2012)
***
Commento di Francesco Melis:
Ciao Mario,
la cosa interessante di quello che sono riusciti a realizzare questi
scienziati  proprio il fatto di avere creato una simulazione fedele di
un meccanismo biologico.
Mi spiego meglio. C' una disciplina che si chiama "Teoria dei Sistemi"
che ha lo scopo di descrivere una realt di vario tipo, (un sistema
economico, finanziario, oppure un circuito elettrico o elettronico, o
anche un sistema biologico o ecologico), mediante un sistema di
equazioni differenziali. In poche parole significa questo: realizzare
una struttura matematica che sia vista come una scatola nera.
Dall'esterno possiamo dare delle sollecitazioni "ingressi o input" e la
scatola nera = sistema, in base al suo stato interno dovuto alla sua
storia passata ed alle sollecitazioni esterne, evolve e produce delle
uscite cio dei comportamenti.
Il beneficio  che anzich sottoporre veramente il mondo reale ad una
sollecitazione reale che potrebbe essere catastrofica, si vede il suo
comportamento attraverso il sistema simulato. Se l'uscita  qualcosa di
desiderato allora si pu stare certi che anche il mondo reale dar
quella risposta desiderata. Questo fatto quindi agevola la decisione di
investimenti, per esempio senza sprecare risorse o fare danni.
Faccio un esempio: Che cosa succederebbe se nel golfo di Napoli
immettessimo altri mille pescherecci? stando come stanno le cose
attualmente, cio ricchezza della fauna marina, plancton, ossigenazione
delle acque, proliferazione delle alghe, ecc... l'immissione di 1000
pescherecci potrebbe essere vantaggioso economicamente e non produrre
sconquassi biologici alla popolazione dei pesci e degli organismi
marini. Oppure potrebbe provocare un disastro ecologico con conseguente
impoverimento irreversibile del mare ed anche delle popolazioni umane
che afferiscono a quel tratto di costa che non potrebbero pi pescare
per chiss quanto tempo. Quindi disastri su disastri.
Bene! basta fare le simulazioni sul sistema e si vede come
"risponderebbe" il mondo reale a quell'input (le 1000 barche dei pescatori).
In questo caso del batterio gli scienziati possono bombardare di input
il modello matematico del sistema e vedere di trovare delle risposte
desiderate. A quel punto quell'input che ha prodotto delle risposte
utili per qualche motivo pu essere applicato alla vita reale. Ti lascio
immaginare i vantaggi nella cura delle malattie genetiche e non solo nel
caso di applicazione all'uomo...
Dal punto di vista matematico poi l'input pu essere fatto variare a
piacimento per passi incrementali e vedere poi qual  la soglia di
massimo risultato oppure la soglia della catastrofe ottenuta come uscita
= risposta del sistema.
Una cosa che potrebbe venire in mente ai non addetti ai lavori : ma si
riesce a realizzare una rappresentazione del sistema "sufficientemente"
aderente al comportamento della realt fisica?
La risposta  senz'altro affermativa per sistemi meccanici, elettrici,
elettronici. Nel caso di sistemi ecologici, biologici, finanziari la
risposta  sufficientemente o ben aderente al vero in funzione del
numero di equazioni del sistema, cio dalla cura che ci mettono nel
realizzare la simulazione. Molto dipende in questo caso dalla potenza di
calcolo che possono impegnare i ricercatori. Qui si tratta di moli di
calcolo spaventose e ci vogliono supercomputers, altro che Personal
Computer!
Le previsioni del tempo, che riguardano nel complesso l'intero
continente europero, sono fatte attraverso la simulazione di sistemi che
in base all'input delle condizioni di oggi calcola cosa succeder nelle
prossime ore o nei prossimi giorni. E difficilmente, a parte piccole
situazioni locali, sbagliano.
Anche in economia si pu sentire alla televisione o nei giornali: "la
ripresa  prevista nella seconda met del 2013". Sembra ben strana
un'affermazione di questo tipo; anch'essa  frutto dell'elaborazione su
un sistema.
In questo campo la teoria  molto consolidata e si conosce da ben prima
dell'avvento del personal computer. Il mio professore di questa
disciplina era un grande scienziato napoletano che poi divent anche
Ministro della Pubblica Istruzione e della Ricerca Scientifica all'epoca
del governo Craxi: Antonio Ruberti.
