Matemáticamente hablando, ¿es cierto que el número de combinaciones de secuencias de ADN que se basan en AGCT excederá con creces el número de átomos en el universo visible?

Estadísticamente, sí.

Veamos el posible número de diferentes cadenas de ADN que podemos formar usando las moléculas A, T, C y G.

Un ADN está hecho de 2 cadenas entrelazadas. Una molécula A en la primera cadena debe coincidir con T en la segunda, y C debe combinarse con G. Dado que lo que sucede en la segunda cadena se fija de acuerdo con lo que está en la primera, podemos examinar una cadena para resolver Las combinaciones.

En cada punto de nuestra primera cadena, podemos elegir entre 4 opciones, A, T, C o G.

Entonces, si la cadena tiene 2 moléculas de largo, tenemos opciones [matemáticas] 4 * 4 [/ matemáticas]. Para la cadena de 3 moléculas, tenemos opciones [matemáticas] 4 * 4 * 4 [/ matemáticas]. Entonces, dada una cadena de longitud [matemática] n [/ matemática], tenemos combinaciones [matemática] 4 ^ n [/ matemática].

Las longitudes de la cadena de ADN varían de 20 a 1000 pares de bases.
El número de átomos en el universo se estima en 4 ^ (80) = 10 ^ (48) . Lo hemos superado con una longitud de cadena de solo 100.

Entonces, sí, podemos superar fácilmente el número de átomos en el universo.

Y tampoco es sorpresa. Con la cadena de ADN de longitud n, tenemos combinaciones [matemáticas] 4 ^ n [/ matemáticas]. Es un crecimiento exponencial . Con un número n de átomos, simplemente tenemos, bueno, n átomos: el crecimiento es lineal .

Descargo de responsabilidad aquí, consideramos todas las combinaciones posibles de ADN desde un punto de vista puramente matemático, sin tener en cuenta su utilidad biológica. El subconjunto de secuencias biológicamente útiles será más pequeño, pero el orden de magnitud debe ser similar y el crecimiento exponencial sigue en pie.

Cálculos rápidos:

Google me dice que hay 3 mil millones de pares de bases en el genoma humano. Esto funciona con [math] 2 ^ {6000000000} [/ math] combinaciones. Teniendo en cuenta que [math] 2 ^ {10}> 10 ^ 3 [/ math], convirtiendo, obtenemos [math] 10 ^ {1800000000} [/ math] combinaciones. Algunas estimaciones colocan el número de átomos en el universo observable en [math] 10 ^ {80} [/ math].

“Superar mucho” no lo cubre, al parecer.

Hay organismos con un número mucho mayor de pares de bases, como Polychaos dubium que aparentemente tiene 670 mil millones.

No es que muchas de estas combinaciones tengan sentido; la mayoría codificará un montón de cosas no muy vivas. Este número de combinaciones tampoco es muy inesperado. Hay innumerables números de posibles libros o fotografías, pero la gran mayoría será simplemente galimatías o estática.

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