[Biologie/Science Fiction] DNA als Informationsspeicher

[Feather]

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.

[gbwolf]

Grad gefunden:
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

[Fafharad]

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.

[Mithras]

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.