UNDERSTANDING DIGITAL BIOLOGY

Nadejda

Explaining digital biology is impossible without explaining its principle. The purpose of this text is not to report experimental results. Rather, it tries to explain to laymen, in the simplest terms, this radically new approach to biology. We hope it will be useful to all, scientists or not, who find it hard to "make the leap". Indeed, is it possible to believe that the specific activity of biologically-active molecules (e.g. histamine, caffeine, nicotine, adrenalin), not to mention the immunological signature of a virus or bacterium can be recorded and digitized using a computer sound card, just like an ordinary sound? Imagine the perplexity of Archimedes confronted with a telephone, and being told that by using it he could be heard on the other side of the world, were we not to explain the nature of sound waves or their translation into electromagnetism.

Life depends on signals exchanged among molecules. For example, when you get angry, adrenalin "tells" its receptor, and it alone (as a faithful molecule, it talks to no other) to make your heart beat faster, to contract superficial blood vessels, etc.. In biology, the words "molecular signal" are used very often. Yet, if you ask even the most eminent biologists what the physical nature of this signal is, they seem not even to understand the question, and stare at you wide-eyed. In fact, they've cooked up a rigorously Cartesian physics all their own, as far removed as possible from the realities of contemporary physics, according to which simple contact (Descarte's laws of impact, quickly disproved by Huygens) between two coalescent structures creates energy, thus constituting an exchange of information. For many years, I believed and recited this catechism without realizing its absurdity, just as mankind did not realize the absurdity of the belief that the sun circles the earth.

The truth, based on facts, is very simple. It does not require any "collapse of the physical or chemical worlds." That molecules vibrate, we have known for decades. Every atom of every molecule and every intermolecular bond-the bridge that links the atoms-emits a group of specific frequencies. Specific frequencies of simple or complex molecules are detected at distances of billions of light-years, thanks to radio-telescopes. Biophysicists describe these frequencies as an essential physical characteristic of matter, but biologists do not consider that electromagnetic waves can play a role in molecular functions themselves. We cannot find the words "frequency" or "signal" (in the physical sense of the term) in any treatise on molecular interactions in biology, not to speak of the term "electromagnetic," use of which would be - at least in France - a cause for excommunication of any offending biologist by the scientific Papal Office...

Like Archimedes, I would have liked to have had a brilliant idea in my bathtub: "Eureka, the vibrations of molecules don't exist for them to dance the salsa at a Saturday night ball; vibrations are the tools of their trade, which allow them to send instructions to the next molecule down the line in the cascade of events which govern biological functions, and probably, to a large extent, chemical ones as well." Unfortunately, this was not the case. I followed a purely experimental approach. After eight years of research, around 1991, my experiments showed that we could transfer specific molecular signals by using an amplifier and electromagnetic coils. In July, 1995, I recorded and replayed these signals using a multimedia computer. A computer sound card only records frequencies up to about 20,000 Hz. In the course of several thousand experiments, we have led receptors (specific to simple or complex molecules) to "believe" that they are in the presence of their favorite molecules by playing the recorded frequencies of those molecules. In order to arrive at this result, two operations are necessary: 1) record the activity of the substance on a computer; 2) "replay" it to a biological system. sensitive to the same substance. Therefore, there is every reason to think that when a molecule itself is in the presence of its receptor, it does the same thing: it emits frequencies which the receptor is capable of recognizing.

Which means that a molecular signal can be efficiently represented by a spectrum of frequencies between 20Hz and 20,000 Hz, the same range as the human hearing or music. For several hundred thousand years, human beings have been relating sound frequencies to a biological mechanism: the emotions. Composers of background music for supermarkets or elevators are practicing neuropsychology without knowing it. High-pitched rapid sounds engender lightness of spirit, high-pitched slow sounds, sweetness, sounds both deep and rapid awaken the fighting spirit, while deep, slow sounds invoke serious emotions, sadness and mourning. These are fundamentally cerebral physico-chemical phenomena, triggered by defined frequencies. We do nothing more than this when we transmit pre-recorded molecular activities to biological systems.

Therefore, one may hypothesize that biological systems function like radio sets, by coresonance. If you tune a receiver to 92.6 MHz, you tune in Radio-This, because the receiver and the transmitter vibrate at the same frequency. If we change the setting a little to, say, 92.7, we no longer receive Radio-This, but Radio-That instead.

These advances in understanding the inmost mechanism of molecular recognition and signaling do not overturn the science of biology, and even less those of physics and chemistry. We have taken nothing away from classic descriptions, but only taken a step forward by adding to the present body of knowledge. This is the normal course of scientific progress, and there is no reason for it to provoke imprecations and anathema.

The electromagnetic nature of the molecular signal sheds light on many shadowy areas of biology. We can now understand how millions of biological molecules can communicate (at the speed of light), each with its own corresponding molecule, and it alone, the basic requirement for the functioning of biological systems...and why minute chemical modifications produce considerable functional consequences, something "structural" biologists are at a loss to explain. In deciding that only structures can have an action, biologists find themselves in a pre-Newtonian world where the movement of celestial bodies is described by Ptolemy in terms of epicycles. Hence the inability of contemporary biology to provide answers to the major pathologies of the end of this century (my article in Le Monde, May 22, 1996, which has not been challenged to date). The passage from the rigid biology of structures to one of information traveling at the speed of light can be accomplished without a "revolution." Contrary to what is stupidly claimed by scientific gossips, recording the activity of molecules no more implies denying their existence (after all, molecule-specific electromagnetic messages must come from specific molecules) than it does denying the law of mass action, according to which the effect is directly proportional to the number of molecules. One might as well expect a singer to disappear by recording his voice! In other words, we eliminate neither the light-switch nor the light bulb; we only say that a wire with a current of electrons connects the two. We are not in another, electromagnetic world which we are substituting for the old molecular world. We capture, copy, transfer-and soon will modify-electromagnetic signals emitted by molecules in the course of their normal functioning.

What about water in all this? It is the vehicle for information. This cannot be avoided, since there are 10,000 water molecules in the human body for every molecule of protein. There is no problem with this either; a submarine communicates with its base via low-frequency electromagnetic waves, not with megahertz frequencies, which do not penetrate water. We have recently completed very simple experiments showing that a molecule at a normally active concentration does not work in a medium devoid of water. Adding water is not enough to restore activity; it must be "informed." In other words, when molecules trigger a biological effect, they are not directly transmitting the signal. The final job is done by perimolecular water which relays and possibly amplifies the signal. Sound is not directly created by a compact disc. The latter carries data which is audible only after being amplified by an electronic system.

The "memory of water?" It is more mysterious, but no more so than the fact that a compound formed from two gases should be liquid at normal temperature and pressure, and dilate as it cools. Coherent domains with laser-like properties have been described in water (E. del Giudice, G. Preparata, G. Vitiello (1988) 'Water as a free electric dipole laser', Phys. Rev. Lett. 61:1085-1088). More recently, a unique type of stable (non-melting) ice crystal that maintains an electrical field has been identified and characterized in water. Truly, unemployment should not be a worry for physicists! Nonetheless, water is not our subject of investigation. What interests us is not the nature of the magnetic medium and how it functions, but the message recorded in it, which can be copied and transmitted. In the light of our experimental results, we are confident in our belief that we have elucidated the physical nature of the molecular signal. The principle is as simple as exploding a mixture of air and gasoline, but the consequences are enormous.

We present them in detail elsewhere. Here is a summary:

At the present time, the only way to identify a molecule is to carry a sample, most often obtained invasively or even destructively, to a laboratory. With the digital method, we dispose of a signal which can be instantly transmitted and analyzed at the other end of the world by classic means of telecommunication. Using this method, the detection of toxic substances, proteins (antigens, antibodies, prions) or molecular complexes (parasites, bacteria, viruses, abnormal cells) should become possible without physical sampling. It is noteworthy that no in vivo detection methods of prions presently exists, with well-known epidemiological and economic consequences. The detection of antigens and antibodies, just to mention this field, represents a considerable share of the activity of clinical biology laboratoires. Moreover, some results seem to indicate that these methods should be applicable to the chemical industry and to environmental surveillance, e.g. to detecting, at a distance, micro-organisms or products from genetically modified plants.

Completion of these projects would have immense consequences on medical diagnostic procedures and the agro-food industry, with huge technological and commercial impact.

A final question: why are scientists so opposed to the evolution of science? Is it to defend their piece of turf? Why, in the name of intangible dogmas, which the history of science has shown to be so often ephemeral, do they reject advances which represent progress for their discipline? Do these advances appear to threaten their all-too-fragile certitudes? Such questions are not just philosophical, because these people are respected counselors, advisers to political and industrial decision-makers. They orient-most often by hampering-new applications flowing from scientific progress. I don't know where these mental blocks come from, but they are, in theory at least, irreconcilable with a scientist's function. Here is a quote (translated from the French edition of Encyclopedia Universalis, taken from the article on Mechanism) which shows, alas, that those blocks are eternal:

We have a good example of the dilemma of "mechanism" in the Cartesians' opposition to the Newtonian world-view, which they felt completely called into question the new science and pushed scientific thinking back to a level beneath what "mechanism" had already achieved. The problem is, for Descartes, that movement is only possible if there is contact and impulsive force; action at a distance-attraction, as Fontenelle was to say-can only mean a return to a physics of sympathetic motion and occult attributes...In this way, they do not engage Newton in a scientific controversy; they disqualify him for obscurantism. Thus the French scientific community resisted Newtonian theory for a long time, or would prefer to ignore it...But "mechanism," which is an obstacle to scientific progress, remains blocked. No doubt, Newton is less an opponent of "mechanism" than he is the proposer, by provoking a total break, of another model of physical mechanics in which movements other than those produced by impulsion become possible.

Four centuries later, we hear the same words: "there must be molecules" (François Jacob)-that is, contact, forceful impulsion-according to our sages of science, still frozen in the Cartesian mechanistic dogma: the same denial of action at a distance, and the same accusations of a return to obscurantism.

Descartes versus Newton. We're in good company...

January 8, 1998; mod. June 14, 1998

J. Benveniste
http://www.digibio.com/cgi-bin/node.pl?nd=n3

frolik

Объяснение цифровой биологии невозможно, не объясняя ее принцип. Цель этого текста не состоит в том, чтобы сообщить об экспериментальных результатах. Скорее это пробует объяснить непрофессионалам, в самых простых сроках, этот радикально новый подход к биологии. Мы надеемся, что это будет полезно для всех, ученых или не, кто находит, что это трудно "делает прыжок". Действительно, действительно ли возможно полагать, что определенная деятельность биологически-активных молекул (например гистамин, кофеин, никотин, адреналин), не говоря уже о иммунологической подписи вируса или бактерии может быть зарегистрирована и переводила использование в цифровую форму компьютерной звуковой платы, точно так же как обычный звук? Вообразите недоумение Архимеда сталкиваемым с телефоном, и будучи сказанным, что при использовании этого его можно было бы услышать с другой стороны мира, были мы, чтобы не объяснить природу звуковых волн или их перевода в электромагнетизм.

Жизнь зависит от сигналов, обмененных среди молекул. Например, когда Вы становитесь сердитыми, адреналин "говорит" его рецептор, и это один (как преданная молекула, это не говорит ни с кем другим), сделать ваше сердце, которое бьют быстрее, чтобы заключить поверхностные кровеносные сосуды, и т.д.. В биологии, слова "молекулярный сигнал" используются очень часто. Все же, если Вы спрашиваете даже наиболее выдающихся биологов, какова физическая природа этого сигнала, они, кажется, не даже понимают вопрос, и уставились на Вас наивный. Фактически, они готовили строго Декартовскую физику все их собственное, как далеко удалено насколько возможно от фактов современной физики, согласно которой простой контакт (законы Дескэйрт воздействия, быстро опровергнутого Huygens) между двумя сросшимися структурами создает энергию, таким образом составляя обмен информацией. Много лет, я верил и рассказывал этот катехизис, не понимая его нелепость, так же, как человечество не понимало нелепость веры, что солнце окружает от земли.

Правда, основанная на фактах, является очень простой. Это не требует никакого "краха физических или химических миров." Те молекулы вибрируют, мы знали в течение многих десятилетий. Каждый атом каждой молекулы и каждого межмолекулярного обязательства - моста, который связывает испущение атомами группы определенных частот. Определенные частоты простых или сложных молекул обнаружены на расстояниях миллиардов световых лет, благодаря радио-телескопам. Биофизики описывают эти частоты как существенная физическая особенность вопроса, но биологи не полагают, что электромагнитные волны могут играть роль в молекулярных функциях непосредственно. Мы не можем найти слова "частотой" или "сигналом" (в физическом смысле срока) в любом трактате на молекулярных взаимодействиях в биологии, не говорить о сроке "электромагнитный," использование, которого был бы - по крайней мере во Франции - причина для отлучения от Церкви любого биолога оскорбления научным Папским Office...

Как Архимед, я любил бы иметь блестящую идею в моей ванне: "Эврика, колебания молекул не существуют для них, чтобы танцевать сальсу в шаре ночи субботы; колебания - инструменты их торговли, которые позволяют им посылать инструкции следующей молекуле вниз линия в каскаде событий, которые управляют биологическими функциями, и вероятно, в большой степени, химические также." К сожалению, дело было не так. Я следовал за просто экспериментальным подходом. После восьми лет исследования, приблизительно в 1991, мои эксперименты показали, что мы могли передать определенные молекулярные сигналы при использовании усилителя и электромагнитных катушек. В июле 1995, я сделал запись и переигрывал эти сигналы, используя мультимедийный компьютер. Компьютерная звуковая плата только делает запись частот приблизительно до 20 000 гц. В ходе нескольких тысяч экспериментов, мы принудили рецепторы (определенный для простых или сложных молекул) "полагать", что они - в присутствии их любимых молекул, играя зарегистрированные частоты тех молекул. Чтобы достигать этого результата, две операции необходимы: 1) сделайте запись деятельности вещества на компьютере; 2) "переиграйте" это к биологической системе. чувствительный к тому же самому веществу. Поэтому, есть каждая причина думать, что, когда сама молекула - в присутствии его рецептора, это делает ту же самую вещь: это испускает частоты, которые рецептор является способным к признанию.

Что означает, что молекулярный сигнал может быть эффективно представлен спектром частот между 20Hz и 20 000 гц, тот же самый диапазон как человеческое слушание или музыка. В течение нескольких сотен тысяч лет, люди связали звуковые частоты с биологическим механизмом: эмоции. Композиторы музыкального фона для универсамов или лифтов практикуют нейропсихологию, не зная это. Высокие быстрые звуки порождают легкость духа, высоких медленных звуков, сладости, звуки, и глубокие и быстрые пробуждают дух борьбы, в то время как глубоко, медленные звуки призывают серьезные эмоции, печаль и траур. Они - существенно мозговые физико-химические явления, вызванные определенными частотами. Мы делаем не что иное как это, когда мы передаем записанные заранее молекулярные действия к биологическим системам.

Поэтому, можно выдвинуть гипотезу, что биологические системы функционируют как радио-наборы, coresonance. Если Вы настраиваете приемник к 92.6 МГц, Вы настраиваете Радио - Это, потому что приемник и передатчик вибрируют в той же самой частоте. Если мы изменяем урегулирование немного на, скажем, 92.7, мы больше не получаем Радио - Это, но Радио - Это вместо этого.

Эти авансы в понимании сокровенного механизма молекулярного признания и передачи сигналов не опрокидывают науку биологии, и даже меньше таковых из физики и химии. Мы не убрали ничто из классических описаний, но только предприняли шаги вперед, добавляя к существующей совокупности знаний. Это - нормальный курс научного продвижения, и нет никакой причины для этого, чтобы вызвать проклятия и анафему.

Электромагнитная природа молекулярного сигнала проливает свет на многие темные области биологии. Мы можем теперь понять, как миллионы биологических молекул могут общаться (на скорости света), каждый с его собственной соответствующей молекулой, и этим один, основное требование для функционирования биологических систем ... и почему мелкие модификации химиката производят значительные функциональные последствия, кое-что, "что структурные" биологи должны в недоумении объяснить. В решении, что только структуры могут иметь действие, биологи оказываются в предньютоновом мире, где движение астрономических тел описано Птолемеем в терминах epicycles. Следовательно неспособность современной биологии, чтобы обеспечить ответы на главные патологии конца этого столетия (мою статью в Светском обществе Le, 22 мая 1996, которому не бросили вызов до настоящего времени). Проход от твердой биологии структур к одной из информации, едущей на скорости света может быть достигнут без "революции". Вопреки тому, что глупо требуется научными сплетнями, делая запись деятельности молекул не больше подразумевает отрицание их существования (в конце концов, определенные для молекулы электромагнитные сообщения должны прибыть от определенных молекул), чем это делает отрицание закона массового действия, согласно которому эффект является непосредственно пропорциональным числу молекул. Можно было также ожидать, что певец исчезнет, делая запись его голоса! Другими словами, мы не устраняем ни выключатель света, ни лампочку; мы только говорим, что провод с потоком электронов соединяет два. Мы не находимся в другом, электромагнитный мир, которым мы заменяем старый молекулярный мир. Мы захватываем, копируем, передача - и скоро изменим - электромагнитные сигналы, испускаемые молекулами в ходе их нормального функционирования.

Что относительно воды во всем этом? Это - транспортное средство для информации. Этого нельзя избежать, с тех пор есть 10 000 водных молекул в человеческом теле для каждой молекулы белка. Нет никакой проблемы с этим также; субмарина сообщает с ее основой через низкую частоту электромагнитные волны, не с частотами мегагерца, которые не проникают через воду. Мы недавно закончили очень простые эксперименты, показывая, что молекула при обычно активной концентрации не работает в средней лишенной из воды. Добавление воды недостаточно, чтобы восстановить деятельность; этому нужно "сообщить". Другими словами, когда молекулы вызывают биологический эффект, они непосредственно не передают сигнал. Заключительная работа сделана perimolecular водой, какие реле и возможно усиливает сигнал. Звук непосредственно не создан компакт-диском. Последний несет данные, которые являются слышимыми, только будучи усиленным электронной системой.

"Память о воде?" Это более таинственно, но не больше так чем факт, что состав, сформированный из двух газов должен быть жидкостью в нормальной температуре и давлении, и расширять, как это охлаждается. Последовательные области с подобными лазеру свойствами были описаны в воде (E. del Giudice, Г. Preparata, Г. Vitiello (1988) 'Вода как свободный электрический дипольный лазер', Физика. Латыш Преподобного. 61:1085-1088). Позже, уникальный тип устойчивого (нетающего) ледяного кристалла, который поддерживает электрическую область, был идентифицирован и характеризован в воде. Действительно, безработица не должна быть беспокойством для физиков! Тем не менее, вода не наш предмет исследования. То, каковы интересует нас, не природа магнитной среды и как это функционирует, но сообщение, зарегистрированное в этом, которое может быть скопировано и передано. В свете наших экспериментальных результатов, мы уверены в нашей вере, что мы объяснили физическую природу молекулярного сигнала. Принцип столь же прост как взрыв смеси воздуха и бензина, но последствия огромны.

Мы представляем их подробно в другом месте. Вот - резюме:

В настоящее время, единственный способ идентифицировать молекулу состоит в том, чтобы нести образец, чаще всего полученный агрессивно или даже пагубно, к лаборатории. С цифровым методом, мы избавляемся от сигнала, который может быть немедленно передан и проанализирован в другом конце мира классическими средствами телекоммуникации. Используя этот метод, обнаружение ядовитых веществ, белки (антигены, антитела, prions) или молекулярные комплексы (паразиты, бактерии, вирусы, неправильные ячейки) должно стать возможным без физического осуществления выборки. Примечательно, что не в естественных условиях методы обнаружения prions теперь существуют, с известными эпидемиологическими и экономическими последствиями. Обнаружение антигенов и антител, только чтобы упомянуть эту область, представляет значительную долю деятельности клинической биологии laboratoires. Кроме того, некоторые результаты, кажется, указывают, что эти методы должны быть применимыми к химической промышленности и к экологическому наблюдению, например. к обнаружению, на расстоянии, микроорганизмах или продуктах от генетически измененных заводов.

Завершение этих проектов имело бы огромные последствия на медицинских диагностических процедурах и промышленности сельскохозяйственных продуктов, с огромным технологическим и коммерческим воздействием.

Заключительный вопрос: почему ученые так возражают против развития науки? Это должно защитить их часть торфа? Да ведь от имени неосязаемых догм, которые история науки показала, чтобы быть так часто эфемерным, они отклоняют авансы, которые представляют продвижение для их дисциплины? Эти авансы, кажется, угрожают их слишком-хрупкой уверенности? Такие вопросы не являются только философскими, потому что эти люди уважаются адвокаты, советники политических и индустриальных лиц, принимающих решение. Они восток чаще всего новыми задержкой заявлениями, текущими от научного продвижения. Я не знаю, откуда эти провалы в памяти прибывают, но они, в теории по крайней мере, непримиримый противник с функцией ученого. Вот - цитата (переведенный с французского выпуска Энциклопедии Universalis, взятый от статьи относительно Механизма), который показывает, увы, что те блоки вечны:

Мы имеем хороший пример дилеммы "механизма" в оппозиции Последователей Декарта ньютоновому мировоззрению, которое они чувствовали, полностью подвергал сомнению новую науку и выдвинул научное вспоминание к уровню ниже того, чего уже достиг "механизм". Проблема, для Декарта, то движение только возможно, если есть контакт и импульсивная сила; действие в привлекательности расстояния, поскольку Fontenelle должен был сказать - может только означать возвращение для физики сочувствующего движения и тайных признаков... Таким образом, они не нанимают Ньютона в научном противоречии; они дисквалифицируют его для мракобесия. Таким образом французское научное сообщество сопротивлялось ньютоновой теории в течение долгого времени, или предпочтет игнорировать это... Но "механизм", который является препятствием научному продвижению, остается блокированным. Без сомнения, Ньютон - меньше противник "механизма", чем он - проектировщик, вызывая полный перерыв, другой модели физической механики, в которой движения кроме произведенных ударом становятся возможными.

Четыре столетия спустя, мы слышим те же самые слова: "должны быть молекулы" (Франсуа Джекоб) - то есть, связываться, действительный удар - согласно нашим мудрецам науки, все еще замороженной в Декартовской механистической догме: то же самое опровержение действия на расстоянии, и тех же самых обвинениях в возвращении к мракобесию.

Декарт против Ньютона. Мы находимся в хорошей компании...

8 января 1998; модник. 14 июня 1998

J. Benveniste

http://www.digibio.com/cgi-bin/node.pl?nd=n3