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Why genetics is hard and what we can do about it? | Paweł Golik | TEDxUniversityofWarsaw


va bene così l’ultimo secolo o secolo e
una metà è stata chiamata il secolo di
biologia Elevati essenzialmente di genetica
perché è stato davvero fantastico
e interessante avventura perché come
recentemente come a metà del 19
secolo non avevamo idea di come ereditarietà
lavorato
iniziando con il lavoro di Mendel e quello
effettivamente entrato nel dibattito scientifico
solo all’inizio del 20 °
secolo abbiamo iniziato con l’ idea che
i geni sono alcune entità astratte che
determinare determinati tratti di organismi
per esempio c’è un gene che fa
le piante crescono alte o corte c’è un gene
ciò rende i fiori rossi o bianchi
c’è un gene che rende le mosche ghiacciate
bianco invece di rosso ecc ecc così astratto
entità che determinano determinati tratti
e da quello in circa un secolo siamo andati
a questo ad una comprensione molto buona di
il linguaggio chimico e fisico
dei geni sappiamo che i geni sono fatti
del DNA capiamo l’alfabeto del DNA
possiamo leggerlo possiamo anche riscriverlo noi
può prendere un gene da un organismo e
mettilo in un organismo diverso come qui
un parente formato genico è stato inserito
diversi animali facendoli
fluorescente dal modo in cui questo non è solo
un trucco di festa questo è uno strumento molto buono
studiare dove i geni funzionano in un dato
organismo e presto alcuni dicono che potremmo ottenere
per modificare gli umani per ottenere
design personalizzato
i bambini con i corpi migliori della mia migliore
meglio tutto bene non così veloce è
non così facile
come sembra, anche se grazie a questo
enorme sviluppo della genetica da
niente all’inizio del 20
secolo a dove siamo ora lo sappiamo
abbastanza bene il modo in cui funziona un gene
capire come ATC e G’s vengono letti
viene tradotto in proteine ​​che producono
i nostri libri di testo biologici sono pieni di
questa informazione ovviamente funziona ancora
sui dettagli, ma abbiamo già un
bella idea di come funziona
in questi giorni ho potuto prendere il DNA da uno qualsiasi
di te e tratti ogni singola lettera
scritto in questo DNA ci vorrebbero alcuni
giorni e circa poche centinaia di cure da fare
per ogni singolo individuo e il
i database sono pieni di tali informazioni
può trovare geni nel DNA di qualsiasi altro
organismo anche se si guarda attentamente
in quelle liste di geni vedrai per lo più
i nomi di malattie terribili che accadono
quando uno di quei geni ti sbaglia
non vedo un gene per la bellezza dell’intelligenza
talento ecc. perché è così perché non è così
così semplice perché forse se possiamo leggere
DNA se comprendiamo il DNA allora forse noi
può realizzare ciò che è da molto tempo
essere una visione di fantascienza che possiamo prendere
DNA da chiunque e prevedere il loro futuro
i loro talenti le possibilità che
stabilire bene tutta la vita futura
non così veloce
iniziamo con qualcosa di semplice
qualcosa che potrebbe essere familiare
quelli di voi che hanno preso un po ‘di genetica
Liceo non c’è un singolo gene
che determina il colore dei tuoi occhi
se lo credi dalla tua scuola
allora è sbagliato ma è ancora semplice
ci sono circa sei geni che rendono il tuo
Occhi marrone scuro o blu intenso quando tu
leggi e controlla circa una dozzina di geni tu
può fare una buona previsione circa
il colore di una persona di lei o gli occhi di nuovo
non è così semplice come potrebbe sembrare, ma
fattibile hai bisogno di una dozzina di geni alcuni
matematica e puoi prevedere se
alcuni degli occhi di qualcuno assomigliano a questo
o come questo, ma è ancora un semplice
esempio prendiamo qualcosa di più
sfidando quanto sei alto
non un singolo gene che ti rende alto o
Insomma per capire perché alcune persone crescono
vero e proprio alto e alcuni non così tanto è necessario
per esaminare almeno 200 diversi
geni e posso dirti che al
momento non abbiamo abbastanza matematica
teoria di come questi geni interagiscono
fai questa predizione non posso portarla via
DNA e prevedere tutto ciò di cui si dovrebbe parlare
6 piedi di altezza non è possibile che possa
essere fatto per 4 tratti che dipendono da a
dozzina di geni ma non su quelli che dipendono
su 200 geni e questo è tutto quello non ancora
complesso perché se guardiamo un altro
tratti
c’è un gene che ti fa comportarti bene
un certo modo per esempio c’è a
gene che ti rende più propenso a divertirti
comportamenti pericolosi come saltare da un
C’erano aeroplani perfettamente buoni
titoli sui giornali che lì
è un gene che ti rende a rischio
no non sono veri comportamenti complessi
dipende da molti geni non c’è un
il singolo gene che assume il rischio non esiste
geni di intelligenza singola non c’è
gene intelligente almeno mille o due
mille geni sarebbero necessari per
spiegare le basi ereditarie di
l’intelligenza non c’è non un singolo
gene
che ti rende suscettibile al comune
malattie come le malattie cardiache come la maggior parte
tumori come malattie autoimmuni ecc
ci sono alcune malattie che dipendono da
singoli geni ma sono molto molto rari
quelli comuni dipende da migliaia di
diversi geni quindi il tema comune è
che non puoi spiegare i tratti di
organismi osservando singoli geni voi
bisogno di guardare le interazioni tra
molti geni e questo è molto comune
tema nell’intero campo della biologia
da cui è costruita la complessità
interazione di elementi semplici come
quei mattoncini Lego non è difficile
capire un singolo elemento quei mattoni
i bambini li capiscono ma il
la complessità sta nelle interazioni
tra quegli elementi ha il genoma umano
circa 20.000 geni quindi 20.000 mattoni e
la complessità di questo non è il
la complessità dei singoli elementi è
le loro combinazioni sono le loro
interazioni tanto bisogno, se si desidera
capisci tutto ciò di cui hai bisogno
capire non solo gli elementi ma come
loro interagiscono e come possiamo avvicinarci
quelle complesse interazioni in genetica
uno dei modi per vederlo è quello di
rendersi conto che gli elementi interagenti formano
reti e il mondo è fatto di
le reti qui puoi vedere la compagnia aerea
reti di connessione chiunque sia
pianificato ha vissuto un viaggio più lungo
questo puoi vedere che questi non sono solo
connessioni casuali ci sono hub che
sono collegati tra loro e
periferie collegate a hub
e questo può essere descritto in un certo
in modo formale anche il tuo cervello è un
rete è composta da un centinaio
miliardi di elementi chiamati neuroni e noi
inizia a mappare tutte quelle interazioni
c’è un progetto così
progetto connectome umano per capire
tutte quelle connessioni e gli elementi
sono abbastanza semplici sono chiamati neuroni
o cellule nervose e le capiamo
già abbastanza bene possiamo modellare come a
la singola cellula nervosa si comporta ma prendiamo a
cento miliardi di loro e abbiamo il tuo
mente imprevedibile e complessa
la complessità è costruita sull’interazione e
conoscere gli elementi non è sufficiente
conosci l’intero sistema un altro esempio
i social network con cui le persone interagiscono
a vicenda e in questi giorni lo fanno tutti
online è un esempio di Twitter
seguaci Rete che è Facebook
connessioni e se li guardi
questa immagine potrebbe assomigliare a quello che hai
visto su questa mappa di connessione aerea
ci sono anche tazze e periferie
tutti hanno questo amico che lo sa
migliaia di persone e quando vedi chi
è amico di quegli hub centrali
puoi scoprire che bastano pochi passaggi
per connetterti a chiunque ci sia
una teoria che dice che sei strette di mano
sei passaggi sono sufficienti per connetterne due
persone in tutto il mondo se il mondo
è fatto di reti abbiamo bisogno di mezzi
un modo per capire per descrivere
reti e possiamo farlo in biologia come
bene, quindi facciamo un Facebook di Dean
facciamo un social network di geni
questa è una foto di un recente articolo
mostrando interazioni tra geni in a
semplice cellula di lievito come puoi vedere
mappa degli scienziati mappata su tutto il
le interazioni che aveva su di esso hanno solo circa
6.000 geni così meno di una cellula umana
e puoi vedere che ci sono dei geni
che sono hub con molte connessioni
e ci sono periferia
avere meno connessioni forse lo sono
collegati tra loro quale hub Aegina
è collegato a ci può dire molto su
la sua funzione ecc. possiamo imparare molto
studiando il social network dei geni
come su Facebook quando scopro chi
i tuoi amici sono per esempio se ne hai
amici che studenti universitari e come
Allora non so scalare le montagne
sei probabilmente uno studente a cui piace
arrampicarsi e cetera così di nuovo in questo
quando vedo chi sono gli amici di a
dato gene posso fare un ottimo
predizione su ciò che questo gene fa ma
questo è solo l’inizio di cui abbiamo bisogno a
modo più profondo di descriverlo e di
naturalmente qualsiasi conoscenza più approfondita nella scienza
viene dalla matematica e dalla matematica
ci fornisce un modo formale di
descrivendo le reti la carta seminale
è stato pubblicato negli anni ’90 da un
Matematico americano ungherese Albert
laszlo barabasi e ha descritto un modo
di prevedere il comportamento della rete basato su
le loro proprietà e la cosa bella che
la matematica non è terribilmente difficile
Non sono un matematico, sono un biologo
e posso seguirlo se stai bene
la matematica del liceo è possibile
seguilo e il manuale è disponibile
online è aperto e puoi provare tutti e
guarda come funziona e come può
essere applicato alla biologia ai social network
alla politica, all’economia, a tutto tranne che
è che abbastanza sta descrivendo quelli
reti abbastanza dove siamo ora in
la genetica sta essenzialmente facendo
inventari di parti prendiamo il DNA di
diversi organismi elenchiamo i geni
che ci sono e da un molto lento e
processo costoso scopriamo il
le interazioni tra loro li rendiamo
mappe possiamo mappare tutte quelle connessioni
ma anche questo potrebbe non essere sufficiente
perché queste sono solo connessioni
tra due elementi e se fossero
la vera vera conoscenza è nascosta nel
interazioni che coinvolgono tre o quattro
elementi allo stesso tempo quindi disegni
tale mappa non su un piano bidimensionale
ma in uno spazio n-dimensionale che è
dove diventa più difficile anche per
matematici quindi forse abbiamo bisogno
qualcosa di più qualcosa di più
forse non umano perché nel moderno
la scienza ci siamo resi conto che artificiale
gli algoritmi di intelligence sono molto bravi
individuare regolarità in serie enormi
di dati tutti questi famosi grandi dati I
pensato che questo è ciò che viene utilizzato dalle aziende
che raccolgono tutto questo apparentemente
le informazioni irrilevanti su di noi si combinano
in enormi database e quindi utilizzarlo
fare più soldi con noi usando la macchina
imparando usando programmi di computer che
imparare a individuare i modelli in enormi oceani di
dati quindi forse questo è l’ approccio che
ci può aiutare in genetica ed è stato
provato di recente a settembre dell’anno scorso
c’era un documento in cui gli scienziati
assunse volti di poche centinaia di persone
li misurato e nutriti questi dati nel
programma di apprendimento automatico del computer e
poi ha dato lo stesso programma il
informazioni sul genoma completo
completa sequenza del DNA di tutti quelli
persona
e ha creato questa rete neurale artificiale
impara i modelli e il programma
imparato a predire come la faccia di una persona
sembra basato sul DNA a sinistra
è la fotografia a destra è cosa
il programma ti dà così come puoi vedere
hanno un aspetto simile a questo
c’è un’enorme discussione su questo
se è veramente corretto o meno
se è davvero molto predittivo o
non se fossero il contatore delle risposte
risposte eccetera ma questo è il
inizio di qualcosa che può essere molto
promettendo che può anche essere la fine di
scienza
perché perché la scienza riguarda la spiegazione
il complesso da qualcosa che è
più semplice di questo è come il nostro
la comprensione del mondo aumenta e
qui abbiamo una macchina che fa il
previsione ci dà il pratico
aspetto della scienza funziona che può
prevedere qualcosa ma non lo facciamo
capire più di quanto abbiamo fatto prima
non aumenta la nostra conoscenza
perché ciò che accade in questo algoritmo
è tanto complesso quanto s impenetrabile
a noi come la realtà biologica se così
Questo è l’unico modo in cui questo è la fine
scienza come la conosciamo, spero di no ma
vedremo che sarà eccitante
in entrambi i casi viaggiamo nel modo in cui progredisce
e abbiamo solo iniziato a capire
quanto sono complessi i problemi della genetica
una cosa è certa ed era già
notato da un grande scienziato un grande
fisico che all’inizio del nostro
Il secolo dice che penso al prossimo secolo
sarà il secolo della complessità e
questo è vero in tutti i diversi rami
di genetica scientifica inclusa e questo è
perché la genetica è ancora difficile perché noi
conoscere le parti che conosciamo gli elementi di noi
conosco la stessa gamba singola
i mattoni sappiamo come funzionano, ma ora noi
bisogno di capire come interagiscono e
come si combinano per rendere il sistema complesso
e questo è il futuro della genetica in
i prossimi decenni e per questo abbiamo bisogno
una cosa importante che dobbiamo essere
interdisciplinare perché abbiamo bisogno
collaborazione tra biologi
filosofi fisici matematici
forse anche gli umanisti, quindi cos’è veramente
importante è quello che hai fatto durante il
rompere il networking dove studenti di biologia
in rete con matematica o fisica o
studenti di scienze informatiche di filosofia
studenti questo è necessario per costruire il
futuro della scienza non sto dicendo noi
dovrebbe abbassare le pareti del
costruzione di fisica o l’ edificio di biologia
perché ci congeleremmo se lo facessimo ma
abbiamo bisogno di farlo metaforicamente di cui abbiamo bisogno
per abbattere i muri tra diversi
discipline che esistono nelle nostre menti e
questo è il mio messaggio da portare a casa per oggi
[Applausi]
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