Hallo ihr Lieben,
für mein aktuelles Science Fiction-Projekt habe ich mir ausgedacht, als Informationsspeicher DNA zu verwenden, da diese viel Information ganz kompakt enthält. So weit, so gut. Jetzt kommt die eigentliche Frage: Wie erkläre ich die Funktionsweise halbwegs plausibel?
LG,
Quentin
P.S. Ich hoffe, ich habe das richtige Unterforum genommen. :D
Huhu Quentin,
ich weiß ja nicht, was dir genau vorschwebt: Aber warum machst du es nicht, wie es auch in der Biologie läuft? Ergo der Code der DNA kann dekodiert und in Proteine umgesetzt werden. Naja, bei der DNA hast du vier Basenpaare, wovon jeweils drei zusammen eine Aminosäure codieren. Bestimmte Kombinationen stehen für "Start" und "Stop". Ähnlich könntest du es doch auch aufziehen :hmmm: Sprich: die Basen der DNA stehen je nach Reihenfolge für Zeichen oder Zeichenfolgen ...
Grüße
Eluin
Hallöchen,
In Blut ist ja im Normalfall viel gespeichert. Sehr viel. Das gehört ja auch zur DNA (wird aber in verdammt vielen Sci-Fi Projekten benutzt). Ich durfte ja mal das Blut unter dem Mikroskop betrachten. Und ich sage euch, es ist interessant ;D Und ich durfte es zentrifugieren - oder wie das noch mal heißt. Zwar nicht ohne Aufsicht, aber es ist trotzdem Toll :)
Die DNA ist ja sowieso ein Informationsspeicher. Es wäre also gut zu wissen, welche Informationen du herauslesen speichern möchtest.
Mal ganz dumm gefragt: warum ausgerechnet ein biologishes und damit relativ anfälliges Medium? DNA ist über große Zeiträume leider nicht haltbar, sonst hätten wir längst real einen Jurassic Park, und gegenüber Strahlung wie z.B. im Weltraum ist sie auch sehr empfindlich. Kristalle z.B. wären haltbarer.
DNA zu verwenden, um etwas zu kodieren ist ziemlich aufwendig. Das Auslesen der Informationen ist ziemlich aufwendig (wirklich verdammt aufwändig, vor allem wenn man viele Informationen codieren will, man hat glaube ich erst die DNA-Codes von 12 Menschen oder so komplett entschlüsselt) und noch dazu müsste man den Code so generieren, dass der Organismus immer noch lebensfähig wäre. Ich weiß nicht, ob es Sinn macht, sich so einen Aufwand zu machen. Da gibt es bestimmt viel leichtere Methoden. Zumal das ja auch überhaupt nicht sicher wäre, solange andere Parteien ebenfalls Mittel und Wege haben, DNA-Codes zu entschlüsseln, denn man braucht ja nur eine Gewebeprobe des entsprechenden Organismus, und wenn sie das nicht können, reicht doch vielleicht auch ein PC mit guter Verschlüsselungstechnik.
Ich stell mir das ziemlich cool vor, wenn Menschen als Informationsspeicher funktionieren. Bei SF ist das auch glaubhaft, es ist doch so, dass bei uns nur einzelne Teile abgelesen werden, andere dagegen übersprungen. Was, wenn man gezielt diese Bereiche nutzt und die Anfangsmarker ändert, dann abliest und entcodet? Nutzen könnte man das für verschiedene Sachen, man könnte so Menschen markieren, als Sklaven, Verurteilte, Adelige, man könnte sie auch als Transportmöglichkeit für Informationen nutzen, wenn eben die Technologie nicht so bekannt ist.
Da fällt mir doch spontan die Informationsübertragung bei den Vampiren im Film "Underworld" ein.
Ob hier jetzt das Blut oder die DNA als Informationsträger her hält, weiß ich nicht so genau.
Gut, man muss den Anderen erst mal beißen - aber Verlust gibt es immer. :d'oh:
Ich glaube, der Augenmerk sollte weniger auf dem "wie speichere ich" als auf dem "wie lese ich die Information aus" liegen.
Und wenn Du weißt, die wie die Information ausgelesen werden soll, kommst Du - denke ich - automatisch auf das Speichern. Und damit natürlich auch auf die mögliche Erklärung, wie das ganze funktionieren soll.
Oh, lustig dass ich genau darüber stolpere, wo mir das in einem meiner Lieblingspodcasts begegnet ist. Du möchtest hier: http://241568.website.snafu.de/wordpress/?p=658 in das Kapitel "Awesom MIX Biology" reinhören. Die beiden sind da etwas verrückt drauf an dem Tag - aber das Thema und die Umsetzung ist für dien Projekt ganz bestimmt hilfreich. Vor allem: Das ist nicht Sci-Fi. Das ist eine aktuelle Forschung. Ärgerlich, dass die Sci-Fi immer von der Wirklichkeit überholt wird. Ist mir auch schon mal so gegangen mit einer "Überwachungs-Wahn-Horrorstory" - und dann passierte das noch viel schlimmer. :schuldig:
:o Wow, so schnell so viele Antworten. Ich bin überwältigt.
Zitat von: Eluin am 26. Januar 2015, 22:44:58
Huhu Quentin,
ich weiß ja nicht, was dir genau vorschwebt: Aber warum machst du es nicht, wie es auch in der Biologie läuft? Ergo der Code der DNA kann dekodiert und in Proteine umgesetzt werden. Naja, bei der DNA hast du vier Basenpaare, wovon jeweils drei zusammen eine Aminosäure codieren. Bestimmte Kombinationen stehen für "Start" und "Stop". Ähnlich könntest du es doch auch aufziehen :hmmm: Sprich: die Basen der DNA stehen je nach Reihenfolge für Zeichen oder Zeichenfolgen ...
Grüße
Eluin
Das ist eine gute Möglichkeit, aber damit hat man doch bloß die Möglichkeit, dass man wenn dann nur Schwarz-Weiß-Bilder senden kann, oder?
Zitat von: Macpheana am 26. Januar 2015, 22:55:20
Hallöchen,
In Blut ist ja im Normalfall viel gespeichert. Sehr viel. Das gehört ja auch zur DNA (wird aber in verdammt vielen Sci-Fi Projekten benutzt). Ich durfte ja mal das Blut unter dem Mikroskop betrachten. Und ich sage euch, es ist interessant ;D Und ich durfte es zentrifugieren - oder wie das noch mal heißt. Zwar nicht ohne Aufsicht, aber es ist trotzdem Toll :)
Die DNA ist ja sowieso ein Informationsspeicher. Es wäre also gut zu wissen, welche Informationen du herauslesen speichern möchtest.
Ich glaube, Blut ist mir in dem Fall zu ordinär. Das ist mMn wirklich ausgelutscht.
Zitat von: FeeamPC am 26. Januar 2015, 22:56:20
Mal ganz dumm gefragt: warum ausgerechnet ein biologishes und damit relativ anfälliges Medium? DNA ist über große Zeiträume leider nicht haltbar, sonst hätten wir längst real einen Jurassic Park, und gegenüber Strahlung wie z.B. im Weltraum ist sie auch sehr empfindlich. Kristalle z.B. wären haltbarer.
Aber kann man Kristalle im menschlichen Körper einbauen? Eher nicht. Es geht nur darum, einen Plan respektive Informationen wie Truppenbewegungen oder nur die eigene Identität zu speichern.
Kann man die DNA in manchen Zellen ersetzen, zum Beispiel durch Informationen, und das Erbgut dann durch Nanoroboter ersetzen?
Zitat von: Quentin am 28. Januar 2015, 15:37:20
Das ist eine gute Möglichkeit, aber damit hat man doch bloß die Möglichkeit, dass man wenn dann nur Schwarz-Weiß-Bilder senden kann, oder?
Wenn du schon durch diesen Code Schwarz-Weiß-Bilder codieren kannst, warum solltest du dann keine Farbbilder codieren können?
Zitat von: Quentin am 28. Januar 2015, 15:37:20
Kann man die DNA in manchen Zellen ersetzen, zum Beispiel durch Informationen, und das Erbgut dann durch Nanoroboter ersetzen?
Ähm. Nunja, vielleicht liegt das daran, dass ich mich mit dem Zellstoffwechseln einigermaßen auskenne, aber nein, ich glaube nicht. Du müsstest einen Roboter programmieren, der alle Aufgaben des Zellkerns übernimmt, er müsste irgendwie RNA herstellen und auf dieselben Reize reagieren, die sonst dazu führen, dass bestimmte DNA-Stellen abgelesen werden... Das ist wahnsinnig kompliziert. Ich glaube ehrlich gesagt, vorher schaffen wir den Sprung in ein Paralleluniversum.
Zitat von: Quentin am 28. Januar 2015, 15:37:20
Kann man die DNA in manchen Zellen ersetzen, zum Beispiel durch Informationen, und das Erbgut dann durch Nanoroboter ersetzen?
Du hast unter den vielen meine Antwort übersehen - glaub mir - der Podcast hilft dir. Da werden nämlich in der DNA vererbare Marker gesetzt. Auf Basis dessen, lässt sich die Frage nach den Nanorobotern einfacher bewerten.
Zitat von: Quentin am 28. Januar 2015, 15:37:20
Kann man die DNA in manchen Zellen ersetzen, zum Beispiel durch Informationen, und das Erbgut dann durch Nanoroboter ersetzen?
Man kann DNA austauschen, einbauen, etc. Es gibt etwas, das sich Gentherapie (http://de.wikipedia.org/wiki/Gentherapie)nennt und das im Moment - soweit ich weiß - bisher nur in Studien Anwendungen findet. Aber in der Richtung wird sehr viel geforscht. Üblicherweise geht es dabei um seltene Krankheiten, die durch ein mutiertes Gen ausgelöst werden. Meistens wird dann (in Studien) versucht, dieses mutierte Gen durch eines zu ersetzen, das eine normale Funktion hat. Das passiert durch modifizierte Viren. Viren sind ja nur DNA- bzw. RNA-Träger (je nach Virentyp), keine Lebewesen in dem Sinne. Man entfernt die eigentliche Viren-DNA und setzt die DNA ein, die man eben ersetzen will. Das Virus dringt in den Organismus ein, wird im besten Fall zu den Zellen geleitet, wo man die DNA ersetzt haben will und ersetzt die DNA. Aber in dem Wiki-Artikel müsstest du einiges dazu finden, bzw. wenn du nach "Gentherapie" googelst.
Was ich mich nur frage, ist, was geschieht, wenn du beispielsweise Informationen für Truppenbewegungen als kodierte DNA in ein Individuum einsetzt. Da müsstest du irgendwie beachten, dass das nicht "abgelesen" wird, denn wer weiß, was diese Sequenzen im Organismus hervorrufen. Das kann uU zu ungesunden Mutationen o.ä. führen. Denke ich. Da bin ich leider auch kein Experte, ich studiere nur teilweise Bio :versteck: Vielleicht kann dich, was das angeht, noch ein Experte absichern.
Edit: Überschneidet sich teilweise. Was die Nanoroboter angeht, ich habe mal vor langer Zeit für ein Cyberpunk-Projekt recherchiert und dabei den Artikel hier (http://www.pm-magazin.de/t/physik-technik/roboter/nano-roboter)gefunden (PM ist eigentlich auch eine gut recherchierte Zeitschrift, soweit ich weiß).
Vor ein paar Jahren habe ich einen Bericht gelesen oder gesehen, der darum ging, dass irgendwelche Forscher Daten auf einer Schnecke gespeichert haben und sie danach auch wieder auslesen konnten.
Leider finde ich gerade keinen Link dazu. Aber vielleicht findest du etwas.
Grad gefunden:
http://www.heise.de/tp/artikel/43/43952/1.html (http://www.heise.de/tp/artikel/43/43952/1.html)
Nicht, daß die TP-Artikel immer so wissenschaftlich einwandfrei sind, vorsichtig ausgedrückt, aber ein paar Infos kann man vllt. trotzdem rausziehen.
Die Idee ist faszinierend und wurde wissenschaftlich schon genutzt, nur in Form einer Auslesung. Es werden bereits heute genetische Mutationen an Krebszellen untersucht, um z.B. ihre Empfindlichkeit auf bestimmte Antikörpertherapien zu testen. Es ist auch nicht nur versuchsweise in Arbeit, sondern bei Patientinnen mit Brustkrebs reine Routine geworden. In diesem Fall hat die Natur bereits Informationen in der DNA verschlüsselt, die nur dann relevant werden, wenn tatsächlich eine Krebserkrankung ausbricht. So in der Art, stell ich mir dann also vor, könnte man die DNA markieren. Mit Informationen, die nur mit einem speziellen Schlüssel oder Messverfahren auszulesen sind. Diese Informationen können dann in fast allen beliebigen Zellen enthalten sein. Bereits vorhandene Verfahren sind Färbetechniken an Gewebeproben. Dazu muss keine aufwändige DNA-Entschlüsselung durchgeführt werden. Aber natürlich sind das keine komplexen Informationen sondern nur Gradeinteilungen wie: negativ, leicht, mittel oder stark positiv.
So ist es natürlich auch vorstellbar, dass man eine genetische Information in Menschen versteckt. In Form einer kleinen Mutation, die sonst vielleicht irrelevant für Erscheinungsbild und Funktion des Körpers ist.
Ich habe einmal einen Artikel über genetischen Haplotypen gelesen, die mit bestimmten Eigenschaften assoziiert sind. Dazu passt dann noch, dass alle Mitochondrien stets aus der mütterlichen DNA stammen, so dass man z.B. Informationen eines geklonten Heers, wenn sie in den Mitochondrien versteckt wäre, tatsächlich aus einer einzigen Eizelle vervielfältigen kann. Ein weites Feld, das sich mit dieser Frage auftut. Der Anteil SciFi erweitert es nur um so mehr.
Um die Frage gezielter zu beantworten, müsstest du noch einmal genauer beschreiben, welcher Art, zu welchem Nutzen die Information sein soll.
Ein interessantes Versteck für Informationen.
Hier mal ein kurzer Link für die eventuelle Auslese der Daten: http://de.wikipedia.org/wiki/Bioinformatik
Vielleicht als Anreiz für weitere Recherche.
Und dann fand ich auf die Schnelle noch dies hier: http://www.golem.de/0009/9762.html
Dabei beziehen sie sich zwar auf die Speicherung außerhalb des Menschen, jedoch könnte ich mir eine Einbettung im Menschen zumindest in einer SF-Story vorstellen. Da ist ja so einiges möglich. Dabei müsste man dann vorgeschaltet eine Sequenz einbauen, die den Informationsabschnitt entweder unleserlich für die RNA macht, sprich die Info wäre unter Umständen nur bedingt haltbar. Also bis zum Verfall der Zelle. Oder die Sequenz wird dadurch inaktiv. So gibt es auf der normalen DNA auch Abschnitte die bei dem einen oder anderen Menschen aktiv oder auch nicht sind und somit im Verdacht stehen z.B. Tumore auszulösen.
Zitat von: Sascha am 01. Februar 2015, 20:03:48
Grad gefunden:
http://www.heise.de/tp/artikel/43/43952/1.html (http://www.heise.de/tp/artikel/43/43952/1.html)
Nicht, daß die TP-Artikel immer so wissenschaftlich einwandfrei sind, vorsichtig ausgedrückt, aber ein paar Infos kann man vllt. trotzdem rausziehen.
Hier noch als Ergänzung eine ganz aktuelle Pressemitteilung der ETH Zürich: https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2015/02/data-storage-for-eternity.html
Hi Quentin!
Ich glaube ja auch, dass es tausend effektivere und weniger störungsanfällige Möglichkeiten gibt, ein Datenpaket in einem Menschen zu verstecken - AAABER... Wenn die Daten jedem Scan standhalten sollen, ist die DNS schon ziemlich genial. Zum Beispiel, wenn ein Saboteur Schadsoftware in ein geschlossenes System einschleusen soll. Oder andersrum: Gestohlene Daten müssen durch etliche Sicherheitsschleusen herausgeschmuggelt werden.
Wenn ich das richtig verstanden habe, geht es um die Speicherung von Bildern. Farbbilder sind kein Problem, die sind als Binärcode auch nur eine Reihe von Nullen und Einsen - genau wie ein Schwarz-Weiß-Bild.
Genügend Raum für Informationsspeicherung bietet die DNA auf alle Fälle - nur 1,5% unseres Genoms besteht tatsächlich aus proteincodierenden Genen. Das bedeutet natürlich nicht, dass der Rest funktionslos ist, doch ein nicht unerheblicher Anteil besteht eben aus "abgeschalteten" Genen. Informationen könnte man praktisch als Mikrosatelliten an die Enden der Chromosomen anhängen (nur nicht ganz ans Ende, das wird schon von den Telomeren besetzt) oder in repetitiven Sequenzen unterbringen, die keine Funktion mehr besitzen.
Möglichkeit Nr. 2 - DNA wird in Proteine umgeschrieben, wobei jeweils drei Basen eine Aminosäure - den Grundbaustein von Proteinen - codieren. Es gibt zwanzig proteinogene - d. h. in der DNA codierte - Aminosäuren, und für jede von ihnen gibt es einen eigenen Buchstaben. Daraus kann man eine ganze Reihe von Wörtern bilden. Neulich habe ich mit einer Sequenz gearbeitet, die mit MADKING (Methionin - Alanin - Aspartat - Lysin - Isoleucin - Asparagin - Glycin) beginnt - das Potential ist also recht hoch. Natürlich muss der Leserahmen - d. h. Start und Stopp - irgendwie erkennbar sein, nach Möglichkeit aber nicht durch Startcodons, sonst würde die DNA-Sequenz wohl in ein Protein umgesetzt werden, das ungewollte Funktionen erfüllt. Hier könnte man bestimmte Sequenzen von einer bestimmten Mindestlänge verwenden, um den Beginn zu markieren. Um zu verhindern, dass die Information richtig gedeutet wird, könnte man auf diese Weise auch widersprüchliche Informationen ins Genom einbauen oder die Informationen über unterschiedliche Erkennenungssequenzen markieren, das müsste ich mir selbst noch genauer durch den Kopf gehen lassen.
Mein Favorit ist aber die Epigenetik, die Weitergabe von Erbinformationen ohne Veränderung der DNA-Sequenz. Einfache chemische Modifikationen - z. B. Acetylierung/Deacetylierung der Histone (Proteine, um die die DNA gewickelt und gebunden ist) oder Methylierung (Anheftung einer einfachen Kohlenwasserstoffgruppe) von Cytosin - können das Ablesen der DNA verhindern oder erleichtern. Methylierte Cytosine sind durch herkömmliche Sequenziermethoden nicht von normalen Cytosinen unterscheidbar, so dass man auf diese Weise noch zusätzliche Informationenen unterbringen kann, z. B. über den Ablesestart oder über nicht zu beachtende Sequenzinformationen.
Letztlich lässt sich jede Art von Information ablesen und decodieren, daher wird es eher darauf ankommen, wie man Informationen kombiniert oder verbirgt. Außerdem sollte beachtet werden, dass die Informationen nur dann in jeder Körperzelle zur Verfügung stehen, wenn der jeweilige Organismus zu eben diesem Zwecke erzeugt wurde - was natürlich völlig unpraktikabel ist, wenn man kurzfristig Informationen übermitteln muss. Hier muss man also auswählen, welche Zelltypen man transformiert. Eine Möglichkeit wäre z. B. die Entnahme, Transformation und Re-Injektion einer definierbaren Zelllinie an einer definierten Stelle des Körpers, wo auch nicht davon auszugehen ist, dass die Zellen durch starke Beanspruchung rasch ersetzt werden. Auch durch die Wahl der richtigen Stelle lassen sich Informationen verschlüsseln - wenn man nicht weiß, wo man suchen muss, hat man ungefähr 100 Billionen Körperzellen pro Durchschnittserwachsenen praktisch keine Chance, die Zellpopulation zu finden, die die gewüschten Informationen beinhaltet. Und wenn doch, dann besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, diese nicht als solche zu erkennen.
Derzeit wird übrigens an neuen Methoden der DNA-Sequenzierung gearbeitet, für die theoretisch nur eine Art USB-Stick benötigt wird. Generell dürfte die technische Entschlüsselung der DNA-Sequenz in Zukunft sehr schnell und kostengünstig vonstatten gehen - die große Aufgabe ist und bleibt die sinnvolle Auswertung der so erhaltenen Daten.