Die Analogie zwischen DNS und Informatik
Bei der Betrachtung der Information auf einer Festplatte und auf der DNS (Abkürzung für Desoxyribonukleinsäure) stellen wir sehr große Ähnlichkeiten fest:
Die Festplatte enthält Information in Form der binären Zahlen 0 und 1, und die DNS enthält die Information in Form der 4 Basepaare Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin.
Beide speichern wichtige Informationen, die das Arbeiten überhaupt ermöglichen.
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Bild 1 zeigt einen sogenannten Hexdump von einer Applikation, wie sie auf der Festplatte abgespeichert ist |
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Bild 2 zeigt die DNS Sequenz eines Proteins, wie sie im menschlichem Erbgut gespeichert ist. Sie kann ebenfalls als ein "Hexdump" von einem Teil des Erbguts angesehen werden, wie sie in einem Zellkern gespeichert ist. |
1 GTTTCTGCTT TTAAACTACT AAATATTAGT ATATCTCTCT ACTAGGATTA 51 ATGTTATTTT TCTAATATTA TGAGGTTCTT AAACATCTTT TGGGTATTGT 101 TGGGAGGAGG TAGTGATTAC TTGACAGCCC AAAGTTATCT TCTTAAAATT 151 TTTTACAGGT CCATGAAAAA GCAGATGACT TGGGCAAAGG TGGAAATGAA 201 GAAAGTACAA AGACAGGAAA CGCTGGAAGT CGTTTGGCTT GTGGTGTAAT 251 TGGGATCGCC CAATAAACAT TCCCTTGGAT GTAGTCTGAG GCCCCTTAAC 301 TCATCTGTTA TCCTGCTAGC TGTAGAAATG TATCCTGATA AACATTAAAC 351 ACTGTAATCT TAAAAGTGTA ATTGTGTGAC TTTTTCAGAG TTGCTTTAAA 401 GTACCTGTAG TGAGAAACTG ATTTATGATC ACTTGGAAGA TTTGTATAGT 451 TTTATAAAAC TCAGTTAAAA TGTCTGTTTC AATGACCTGT ATTTTGCCAG 501 ACTTAAATCA CAGATGGGTA TTAAACTTGT CAGAATTTCT TTGTCATTCA 551 AGCCTGTGAA TAAAAACCCT GTATGGCACT TATTATGAGG CTATTAAAAG 601 AATCCAAATT CAAACTAAAT TAGCTCTGAT ACTTATTTAT ATAAACAGCT 651 TCAGTGGAAC AGATTTAGTA ATACTAACAG TGATAGCATT TTATTTTGAA 701 AGTGTTTTGA GACCATCAAA ATGCATACTT TAAAACAGCA GGTCTTTTAG 751 CTAAAACTAA CACAACTCTG CTTAGACAAA TAGGCTGTCC TTTGAAGCTT |
(A = Adenin; T = Thymin; G = Guanin; C = Cytosin. 3 Basen kodieren eine Aminosäure: GTT z.B. kodiert für die Aminosäure Valin).
Diese offensichtliche Ähnlichkeit der beiden "Hexdumps" hat mich auf die Idee gebracht, Chromosomen und Informatik miteinander zu vergleichen.
Das Ziel dieser Arbeit ist es nicht, die Evolution zu widerlegen und die Schöpfung zu beweisen, oder die Informationsverarbeitung des Gehirns mit Computern zu vergleichen.
Das Ziel dieser Arbeit ist es durch Begriffe aus der Informatik die Funktionsweise einer biologischen Zelle kurz und übersichtlich aufzuzeigen und Analogien zwischen Informations-verarbeitung und -speicherung in der Zelle zu heute existierenden Computern zu bilden. Dabei sollen so wenig fachspezifische Begriffe aus Biologie und Informatik verwendet werden, wie möglich.
Wenn wir uns mit Informatik beschäftigen, dann sollten wir zuerst einmal wissen, daß die Informatik eine eigenständige wissenschaftlich-technische Disziplin ist, deren Inhalt die Sammlung, Speicherung, Umformung, Übertragung und Bereitstellung von Information mittels spezieller Maschinen ist.
Die Molekularbiologen konnten in den letzten Jahrzehnten biologische Systeme identifiziert, die sehr ähnliche Aufgaben besitzen, wie die Informatik. Die biologischen "Maschinen" sind vereinfacht gesprochen die Zellen, die diese Aufgabe Übernehmen. In Tabelle 1 sind die Komponenten der Informationsverarbeitung in einem Computer mit einer biologischen Zelle zusammengestellt:
TABELLE 1. Vergleich der speziellen Maschinen
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Information |
Computer |
Zelle |
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Umformung |
CPU |
Ribosomen |
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Übertragung und Bereitstellung |
Datenbus |
Cytoplasma |
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Speicherung |
Harddisk |
DNS |
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Sammlung |
Interface |
Kanäle und Poren |
Ich möchte mit Ihnen einen Versuch unternehmen und diese biologische "Informations-Maschine" mit den heute üblichen Begriffen aus der Informatik neu zu begreifen, und einen kleinen Einblick geben in die biologischen Mechanismen und Strukturen. Was wir heute in der Biologie wissen und verstehen, ist nur ein kleiner Bruchteil davon, wie es wohl wirklich funktioniert, aber allein dies schon reicht aus zum Staunen.
