¿Por qué una computadora no usa un sistema cuaternario mientras que el ADN usa las formas A, T, G y C?

Pregunta respondida: ¿Por qué una computadora no usa un sistema cuaternario mientras que el ADN usa las formas A, T, G y C?

Pregunta confusa … Supongo que en realidad son dos preguntas diferentes:

(1) ¿Por qué los diseñadores de computadoras usan base-2 (binario) en lugar de base-4 (cuaternario)?

Por la misma razón que los diseñadores de computadoras no usan el sistema decimal – base 10 (o cualquier base numérica superior a 2) – el principio, economía y eficiencia de KISS . ¿Por qué construir circuitos cuaternarios complejos, cuando los circuitos binarios (relativamente) simples hacen el trabajo igual de bien e incluso mejor?

(2) ¿Cuál podría ser la razón de la antigua selección natural de ADN de base 4, en lugar de un ADN de base 2 (hipotético, pero conceptualmente más simple)?

Esto se ha preguntado antes, y se le han dado excelentes respuestas, vea la pregunta de Quora ¿Por qué la vida usa un sistema cuaternario (A, T, G, C) para codificar información en lugar de un sistema binario?

Ver también:

  • Quora : ¿Qué es una secuencia de nucleótidos complementaria?
  • Quora : si la base 2 es óptima para el diseño por computadora, ¿por qué la base 4 es óptima para el diseño de ADN?
  • Quora: ¿el ADN humano es binario?
  • pdfs.semanticscholar.org ¿Por qué el número de bases de ADN es 4? (Bo Deng (2004))
  • cdn.intechopen.comProcesamiento de información basado en lógica cuaternaria totalmente óptica: desafíos y oportunidades (Nath Roy y Tanay Chattopadhyay (2013))

Tenga en cuenta también que el código de ADN (cuaternario) es un código binario: T , C , A y G representa los dígitos de base 4 0 ( 00 binario), 1 ( 01 ), 2 ( 10 ) y 3 ( 11 ), respectivamente . La secuencia de ADN TCAG = 0123 [matemáticas] _4 [/ matemáticas] = 00011011 [matemáticas] _2 [/ matemáticas]. Es simplemente una cuestión de cómo elige leer los datos. Esta codificación completa de ADN / ARN de los 64 posibles tripletes de ADN (codones de ARN) ilustra:

Tripletas de ADN (codones de ARN): comparación de I’Ching extraída del artículo de Chungfumartialarts.com I Ching, ADN, binarios y fractales – Chung Fu Martial Arts School

El ADN puede codificar cualquiera de los 20 aminoácidos con un código simple como ATG, CCA, GTC, etc. Para que los aminoácidos de una proteína se representen en un código binario, es decir, solo 2 tipos de nucleótidos, cada uno el aminoácido necesitaría una cadena de nucleótidos mucho más larga para simbolizarlo.

El ADN codifica la serina como TCG, por ejemplo. Pero supongamos que tenemos un código genético binario con solo T y G. Entonces el código para serina podría ser (hipotéticamente) algo así como TGGTTGTGT. (Se lo dejaré a cualquier otra persona que desee decirnos cuánto tiempo debería estar un código de aminoácidos en un código binario para 20 aminoácidos). En otras palabras, tendría que ser mucho más largo para que cada aminoácido pueda tener un código separado Multiplique eso por la cantidad de aminoácidos y miles de proteínas y nuestras moléculas de ADN y ARN serían mucho más grandes, más engorrosas y más vulnerables a los golpes aleatorios de mutaciones y errores en la clasificación mitótica y meiótica.

Las computadoras tienen mucho espacio de almacenamiento para enormes cadenas de 100111001000001110100011110 … Nuestros núcleos celulares no tienen tanta capacidad como un disco duro. Un código informático cuaternario probablemente sería innecesariamente engorroso. También creo (no entiendo mucho la tecnología) que básicamente un bit de computadora solo puede estar en modo encendido / apagado, 1/0. No creo que electrónicamente puedas tener 4 modos; ¿Qué serían, encendido, casi encendido, casi apagado y apagado?

Perdón por el torpe lenguaje de aficionados, pero creo que esta es la idea básica. Estoy seguro de que otros pueden explicar con más delicadeza: matemáticos, especialistas en TI, teóricos de la información.

Eso es como decir “¿por qué un pintor no usa un cincel?”

El ADN es un modelo, no un motor informático.

Cuando escribimos planos para la informática, tendemos a usar el formulario ASCII, no el binario: mucho más expresivo y comprensible para nosotros.

Pero si estuviéramos escribiendo planos para la construcción de proteínas (que es lo que es el ADN), entonces podríamos usar un sistema cuaternario, si eso es lo que nuestro motor de construcción protien encontró más fácil de procesar …

(Pero supongo que si estuviéramos escribiendo planos para la construcción de proteínas, aún usaríamos ASCII, porque eso es lo que entendemos mejor, tendríamos otra máquina para convertir ASCII en ADN que nuestra máquina de construcción de proteínas (ARN) usaría entonces proceso. Al igual que tenemos un compilador para convertir nuestro ASCII en binario que procesa nuestro motor de computación)

Es fácil demostrar que todo lo que se hace en cuaternario se puede hacer en binario y diseñar circuitos para binario de manera más simple. La naturaleza hace la mayoría de las cosas químicamente, no eléctricamente, por lo que enfrenta diferentes restricciones de diseño.

Algunos componentes de la computadora usan un sistema cuaternario, por ejemplo, memoria flash MLC, que usa 4 niveles de carga que puede llamar A, T, G y C.