#GenetischerCode

#DNA #Quellcode #Bioengineering #Phänotyp #DNADatenspeicher #Genotyp

Man weiß über die #DNA (Desoxyribonukleinsäure), dass sie #Quellcode beinhaltet, den sogenannten genetischen Code (#GenetischerCode). Dieser ist ein Satz von Regeln, mit dem im genetischen Material (in DNA- oder mRNA-Sequenzen) codierte Informationen von lebenden Zellen in Proteine übersetzt werden.

Die Beschreibung des genetischen Codes begann in den 1950er-Jahren. 1953 wusste man, dass die genetische Information der DNA, einem Makromolekül in Form einer Doppelhelix (James Watson, Francis Crick), aus vier chemischen Basen besteht: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T). Zu dieser Zeit lautete der oberste Grundsatz der Molekularbiologie, dass die DNA den Code für die Herstellung von Proteinen beinhaltet, die als Katalysatoren die Strukturen des Lebens »ausführen«. [1]

Die Sprachbilder und Formulierungen, die damals in der Molekularbiologie verwendet wurden, waren stark von der #Kybernetik (siehe Themenbereich #MaschinellesLernen) und der Informationstheorie geprägt. Diese Disziplinen gewannen in den späten 1940er- und den 1950er-Jahren an Einfluss, zu der Zeit also, als sich die Genetik etablierte. [2] DNA und RNA wurden als »informationelle Moleküle« und »Bänder« bezeichnet, die den Regeln der Informationsverarbeitung unterliegen. [3] Der genetische Code wurde auch mit einem Computerprogramm verglichen, denn es hieß, dass »Organe, Zellen und Moleküle durch ein Kommunikationsnetzwerk verbunden sind.« [4]

Den biologischen Code des »Buchs des Lebens« zu entschlüsseln war ein zentrales Anliegen der Molekularbiologie und die Forscher wetteiferten darum, ihn zu knacken. Das Humangenomprojekt (Human Genome Project (HGP), 1990–2003) war ein internationales Forschungsprojekt, das sich zum Ziel gesetzt hatte, den menschlichen #Genotyp [5], also die Abfolge der paarweise angeordneten Nukleinbasen, aus denen sich die menschliche DNA zusammensetzt, zu bestimmen. Das private Forschungsprojekt von Craig Venter (Celera Corporation) arbeitete parallel seit 1998 mit automatisierter Sequenzierung.

Durch die Fortschritte auf dem Gebiet der Molekularbiologie entstanden neue Wissenschaftszweige, so z. B. das Bioingenieurwesen bzw. #Bioengineering. Darunter versteht man »die Manipulation eines Organismus zur Produktion nicht-nativer Moleküle (wie z. B. medizinische Wirkstoffe oder Proteine)«. [6] Ein Schlüsselverfahren dieser Disziplin ist die sogenannte rekombinante DNA-Technik, eine Methode die ursprünglich in den 1970er-Jahren von Stanley N. Cohen (*1935) und Herbert Boyer (*1936) entwickelt wurde. Die beiden Wissenschaftler schleusten damit menschliche DNA in Bakterien ein, um eine rekombinante Form des Insulins zur Behandlung von Diabetes herzustellen. Zu den neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet gehören Verfahren zur Editierung des Genoms, wie etwa die CRISPR/Cas9-Methode, die jüngst große mediale Aufmerksamkeit erfuhr. [7] Aus dem Genome Editing, der Genomchirurgie bzw. Genomschere ergeben sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, da WissenschaftlerInnen damit jedes – auch das menschliche – Genom verändern können. Diese Methode, genauso wie die Gentechnik im Allgemeinen, wirft ethische Fragen auf.

Jüngst fand man heraus, dass DNA-Moleküle jede beliebige Form von Daten speichern können (#DNADatenspeicher). Text- oder Bildinformationen, selbst Bewegtbilder, können in Binärcode und dann in genetischen Code umgewandelt werden. [8] WissenschaftlerInnen gelang es beispielsweise, eine Folge von Einzelbildern aus Eadweard Muybridges (1830–1904) »Bewegungsstudien von Mensch und Tier« in der DNA von Bakterien zu speichern, also so zu codieren, dass sie aus dem DNA-Speicher auch wieder ausgelesen werden können.

Lívia Nolasco-Rózsás

 

[1] Adrian Mackenzie und Theo Vurdubakis, »Codes and Codings in Crisis: Signification, Performativity and Excess«, in: »Theory, Culture & Society«, Bd. 28, Nr. 6, 2011, S. 3–23, hier S. 7.

[2] Vgl. Lily E. Kay, »Who Wrote the Book of Life: A History of Genetic Code«, Stanford University Press, Stanford, 2000, insbes. S. 73–127.

[3] Vgl. Carl R. Woese, »The Genetic Code: The Molecular Basis for Genetic Expression«, Harper & Row, New York, 1967, S. 253–254.

[4] François Jacob, »The Logic of Life: A History of Heredity« [1970], Pantheon Books, New York, 1973.

[5] Unter #Genotyp versteht man die Gesamtheit der Gene eines Organismus, während der Begriff #Phänotyp ihre konkrete Ausprägung bezeichnet.

[6] Brandon Adkins, »A Future Guide to Bioengineering«, Kindle E-Book, Amazon Distribution, Leipzig, 2016, S. 5.

[7] Vgl. Alex Reis, »CRISPR/Cas9 and Targeted Genome Editing: A New Era in Molecular Biology«, in: »NEB expressions«, Nr. 1, 2014, online: https://www.neb.com/tools-and-resources/feature-articles/crisprcas9-and-targeted-genome-editing-anew-era-in-molecular-biology, 13.09.2017.

[8] Vgl. Andy Extance, »How DNA Could Store All the World’s Data?«, in: »Nature«, Bd. 537, Nr. 7618, September 1, 2016, S. 22–24.