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DNA-Rechner: DNA-Computer - die Spielversion

Eines Tages haben Sie vielleicht ein Molekülgemisch in Ihrem Blut, das sich wie ein Computer verhält und medizinische Entscheidungen trifft. Bereits heute beherrscht ein solches System ein Kinderspiel - perfekt.
DNA-SpielecomputerLaden...
Nach allgemeiner Anschauung führt die DNA (Desoxyribonukleinsäure) im Kern unserer Körperzellen ein recht beschauliches Leben, vergleichbar einem Buch in einer großen Bibliothek, das – vielleicht sogar häufig – zum Nachschlagen und Kopieren herausgenommen wird, dabei aber selbst im Wesentlichen unverändert bleibt. Nicht dass dieses zur langen Doppelhelix gewundene Molekül unbedeutend wäre; im Gegenteil, es handelt sich um den materiellen Träger unseres Erbguts. Aber seine Rolle im täglichen Leben scheint doch eher passiv.

Umso erstaunlicher ist es, dass es einer neuen Forschungsrichtung gelungen ist, das behäbige Molekül zu gänzlich ungewohnter Aktivität zu erwecken. Chemie, Enzymologie, Nanotechnologie und Informatik tun sich zusammen, um aus DNA nicht nur die elementaren Bausteine eines Computers herzustellen, sondern diese auch zusammenwirken zu lassen wie in einem herkömmlichen Rechner. Natürlich kann man zu diesem Zweck nicht DNA-Moleküle durch Drähte verbinden; vielmehr muss dieses Zusammenwirken sich bereits dadurch einstellen, dass man die richtigen Moleküle zusammen in wässrige Lösung bringt.

Fernziel unserer Bemühungen sind Computer aus DNA in Nanogröße, die zum Beispiel in unserem Blut mitschwimmen, dessen Zustand messen, daraus gewisse Schlüsse ziehen und gegebenenfalls reagieren, indem sie bei Vorliegen gewisser Voraussetzungen ein Medikament oder sogar ein Zellgift freisetzen. Trotz erster Erfolge (siehe auch Spektrum der Wissenschaft 3/2007, S. 66) liegt dieses Ziel noch in so weiter Ferne, dass es lohnt, sich Zwischenziele zu setzen. Zum Beispiel wäre ein DNA-Computer herzustellen, der Input entgegennimmt, das heißt, auf gewisse Moleküle in seiner Umgebung reagiert, daraus elementare logische Schlüsse zieht und deren Ergebnis als Output, das heißt in Form gewisser Moleküle, seiner Umgebung mitteilt.

Konkreter wäre eine Aufgabe zu formulieren, die zwar alle elementaren Techniken erfordert, gleichzeitig aber im Rahmen des Machbaren bleibt und deren Lösung obendrein unmittelbar einleuchtet. Gegen Ende 1997 verfielen zwei von uns (Stojanovic und Stefanovic) beim guten Wein nach einem gemeinsamen Abendessen auf ein geeignetes Zwischenziel: das Kinderspiel Tic-Tac-Toe, das im deutschen Sprachraum auch als "Drei gewinnt" bekannt ist...
Februar 2010

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Februar 2010

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