Rastern eines individuellen Genoms

Jens_Rabis_1b64cc · 23. Februar 2006 um 12:35

Mich beschäftigt derzeit eine Überlegung: „Was ist alles minimal nötig, um ein genetisches Individuuen digital zu konservieren?“.

Ich habe viele Fachleute kontaktiert und die entscheidenen Tipps bekam ich von einem Biotechunternehmen und einen „Mikroskop-Professor“ dessen Gerät nicht die entsprechende Auflösung für solch eine „Pionierleistung(?)“ hätte.

Das Biotechunternehmen meinte:
Zitat: „Die DNA-Sequenz alleine gibt Ihnen nur zum Teil Auskunft über Ihre tatsächliche Identität, denn spezifische Modifizierungen an der DNA regulieren welche Allele tatsächlich aktiv sind (nennt sich Epigenomik). Das kan man unseres Wissens noch nicht im großen Maßstab - also über ein gesamtes Genom hinweg - analysieren. CD & digitale Daten wären also zu wenig.“ Zitat Ende

Meine Antwort:
Zitat „… bis jemand die „zusätzlichen Genschalter“ analysieren kann. Von denen habe ich mal in einem deutschem BBC-Bericht gehört. Die „gleichen Genabschnitte“ können unterschiedliche Krankheiten verursachen, durch diesen Schalter … aja genau, da war immer von Epigenomik die Rede, wie Sie unten schreiben.“ Zitat Ende

Ich frage Sie liebe w-w-w-Experten,

… ich nehme an, dass ein Atomic Force Microscop mit Sicherheit diesen „Schalter“ mit aufnehmen könnte?
Eventuell muß man mehrere Genom-Proben eines(!) Individuums verwenden, um 3D-Bilder per Schnitte und Drehung (wegen der dummerweise noch gekoilten Doppelstrangmolekül-DNA)
zu erzeugen.
Ich weiss zwar dass Drehen/Schneiden in der Praxis schon gemacht wird, nur nicht wie, dass ist bei einem Atomic Force Microscop
dringend notwendig, weil es lt. Aussage eines Anwenders, eigentlich nur eine:

Zitat: „Zunächst ist AFM eine Oberflächentechnologie, die topografische Infromationen erfassen kann. Im Falle eines DNA Stranges gibt es Bilder, die einen DNA Strang in unterschiedlichen Konformationen mit der Andeutung einer Unterstruktur zeigen, es ist jedoch zur Zeit nicht möglich einzelne Atome, bzw. Baugruppen der DNA sichtbar zu machen. In meinen Augen bietet die heutige Gerätretechnologie auch nicht die Möglichkeit ein solches Ziel
zu erreichen (aber wer weiß schon welche Möglichkeiten es in einigen Jahren gibt).“ Zitat Ende

Das mit den - von mir erwähnten - verwenden von mehreren „zerschnippelten/gedrehten Genomproben“ eines Individuums, dürfte funktionieren, wenn man es z.Bsp. aus dem Blut eines Menschens gewinnt. Da dürfte ja ein Genom 100% dem anderen ähneln? Oder?
Bei einer teilweise „solariumverbrannten“ Haut dürfte das weniger stimmen. Sorry für eventuelle Denkfehler, ich bin nur ein Laie, welcher sich von Frage zu Antwort und von Antwort zu Frage hangelt … und nur hoffen kann, das jemand ihm etwas von seiner kostbaren Zeit schenkt.

Später muß man „nur“ noch per Computer die „herangezoomten Bilder“ zusammensetzen und analysieren, das dürfte ja wohl kein Problem sein? Oder? Das Indivdiuum wäre dann, zumindest genetisch gesehen, digital konserviert. Richtig?

Mit besten Grüssen und danke.
Jens Rabis

Jo1_a88223 · 23. Februar 2006 um 14:27

Hallo!

Was verstehst du unter einem „genetischen Individuum“? Das Genom? oder doch das Individuum? Da ist (zumindest für mehrzellige Organismen) ein Unterschied, weil das Individuum eine Geschichte hat. Bei uns entwickelt sich zB. das Gehirn in Wechselwirkung zur Umwelt. Alleine die Kenntnis des Genoms reicht bei weitem nicht, eine identische Kopie des Gehirns herzustellen. Ein Klon hätte einen anderen Charakter. Ähnliches gilt in geringerem Umfang auch für alle anderen Organe.

Es ist außerdem nicht zu unterschätzen, dass die Zellen eines Individuums im Laufe seines Lebens alle unterschiedliche Mutationen angesammelt haben. Zei Zellen eines Individuums haben also _nicht_ die identische genetische Information! Sie weichen um einige Promille, vielleicht sogar einige zig-Promille voneinander ab!

Zur „Epigenetik“ guckst Du hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Epigenetik

Wichtig hierbei ist, dass in unterschiedlichen Zelltypen (Nervenzelle, Hautzelle, Muskel, Leberzelle, …) ganz unterschiedliche Bereiche den Genoms aktiv sein müssen. Auch das wird epigenetisch geregelt (Stichworte: Methylierung, Histon-Acetylierung, Chromatin-Kondensation). Du bekommst also für jeden Zelltyp und jeden Zell-Entwicklungsstadium ein anderes epigenetisches Muster. Diese - keine Ahnung, vielleicht Milliraden unterschiedliche Muster müßte man für eine Digitalisierung eines Komplett-Individuums auch aufzeichnen.

Ein AFM zur Sequenzanalyse zu nutzen ist gewagt. Es geht heute (noch) nicht. Heute schon sehr, sehr gut funktionieren natürlich biochemische Sequenzierungen, die immer schneller und besser werden. Es ist absehbar, dass wir bald in gesamtes humanes Genom in einem Labor in wenigen Tagen sequenzieren können (für das erste hat man 10 Jahre gebraucht!).

Techniken, epigenetische Veränderungen zu erfassen, gibt es auch schon, zB. eine methylierungssensitive PCR oder eine Bisulfit-Sequenzierung. Die Chomatin-Organisation inklusive Histone könnte man auch sicher besser mit Fluoreszenz-in-situ-Techniken untersuchen als mit AFM.

Ich frage Sie liebe w-w-w-Experten,

… ich nehme an, dass ein Atomic Force Microscop mit
Sicherheit diesen „Schalter“ mit aufnehmen könnte?

Dieser „Schalter“ ist eine Methyl-Gruppe. Derzeit deutlich unter dem Aufläsungsvermögen von „biologischer“ AFM (an Metallen kann man mit AFM ja schon einzelne Atome „sehen“).

Eventuell muß man mehrere Genom-Proben eines(!) Individuums
verwenden, um 3D-Bilder per Schnitte und Drehung (wegen der
dummerweise noch gekoilten Doppelstrangmolekül-DNA)
zu erzeugen.

Ein Problem wird sein, dass es viele Abschnitte gleicher Sequenz im Genom gibt. Die Zuordnung von Bruchstücken wird also nicht immer möglich sein.

Das mit den - von mir erwähnten - verwenden von mehreren
„zerschnippelten/gedrehten Genomproben“ eines Individuums,
dürfte funktionieren, wenn man es z.Bsp. aus dem Blut eines
Menschens gewinnt. Da dürfte ja ein Genom 100% dem anderen
ähneln? Oder?

Nein, aus den o.g. Gründen. Im Blut hast du Zig unterschiedliche Immunzellpopulationen, alle mit unterschiedlicher „Epigenetik“. Dazu kommt, dass Immunzellen im besonderen selbst Änderungen an ihrem Genom vornehmen, um Billiarden unterschiedlicher Antikörper produzieren zu können.

Später muß man „nur“ noch per Computer die „herangezoomten
Bilder“ zusammensetzen und analysieren, das dürfte ja wohl
kein Problem sein? Oder?

Doch, Stichwort Zuordnungsproblem.

Das Indivdiuum wäre dann, zumindest
genetisch gesehen, digital konserviert. Richtig?

Nein, Stichwort: Zelltypen, Zellgeschichte (Mutationen).

Mit besten Grüssen und danke.

Dito und bitte.
Jochen

Michael_Bauer_c1319c · 23. Februar 2006 um 18:49

Hallo Jens!

Mich beschäftigt derzeit eine Überlegung: „Was ist alles
minimal nötig, um ein genetisches Individuuen digital zu
konservieren?“.

Das menschliche Genom umfasst 3 * 10^9 bp (Basenpaare). Jedes Basenpaar hat eine Information von 2 bit. Die gesamte DNA-Sequenz umfasst also rund 1 Gigabyte.

Ein großer Teil des Genoms ist redundant, so dass man mit entsprechenden Komprimierungsverfahren die Datei auf eine Größe zusammenstutzen könnte, die bequem auf einer CD Platz findet.

Das Biotechunternehmen meinte:
Zitat: „Die DNA-Sequenz alleine gibt Ihnen nur zum Teil
Auskunft über Ihre tatsächliche Identität, denn spezifische
Modifizierungen an der DNA regulieren welche Allele
tatsächlich aktiv sind (nennt sich Epigenomik). Das kan man
unseres Wissens noch nicht im großen Maßstab - also über ein
gesamtes Genom hinweg - analysieren. CD & digitale Daten wären
also zu wenig.“ Zitat Ende

Ich denke, das Hauptproblem ist hier nicht die Menge der Information, sondern das bisher mangelnde Verständnis der Codierung. Nach meinem Informationsstand hat man noch keine abgeschlossene Theorie für die Epigenomik und kann die Information auch nicht auf einen digitalen Datenträger bannen. Egal wie Du das Genom untersuchst, kannst Du Dir gegenwärtig nicht hundertprozentig sicher sein, dass Du kein informationstragendes Detail übersiehst, bzw. dass Du nur Information des Organismus und nicht Präparationsartefakte abspeicherst.

… ich nehme an, dass ein Atomic Force Microscop mit
Sicherheit diesen „Schalter“ mit aufnehmen könnte?

Das ist nicht gesagt, weil man z. B. nicht weiß, wie dieser Schalter aussieht. Es hat auch nicht alles mit der unmittelbaren Umgebung der DNA zu tun. Z. B. spielt bei der Entwicklung von befruchteten Eizellen der Kontakt zu Nachbarzellen und das Cytoplasma der Eizelle eine nicht zu unterschätzende Rolle (Stichwort: maternale Effekte).

Eventuell muß man mehrere Genom-Proben eines(!) Individuums
verwenden, um 3D-Bilder per Schnitte und Drehung (wegen der
dummerweise noch gekoilten Doppelstrangmolekül-DNA)
zu erzeugen.

Die Präparationstechnik wird - glaube ich - auch bei jeder zukünftig vorstellbaren Mikroskopie so aufwändig sein, dass die biochemischen Analysemethoden erheblich handlicher sind.

Das mit den - von mir erwähnten - verwenden von mehreren
„zerschnippelten/gedrehten Genomproben“ eines Individuums,
dürfte funktionieren, wenn man es z.Bsp. aus dem Blut eines
Menschens gewinnt. Da dürfte ja ein Genom 100% dem anderen
ähneln? Oder?

Die Probengewinnung ist kein Problem, sondern die Probenaufbereitung. Außerdem: Die DNA eines Menschen ist (abgerollt) rund 2 m lang. Je besser die Auflösung, desto kleiner ist der beobachtete Ausschnitt der DNA. Was für einige kürzere regulatorische Sequenzen noch äußerst interessant sein könnte, scheint mir für ein komplettes Genom nicht praktikabel. Bei den „klassischen“ Sequenzierungsmethoden sind Sequenzen von mehreren hundert bp kein Problem (Stand: 2000, vielleicht hat sich da auch noch was getan, seit ich aus der Forschung ausgeschieden bin). Das sind zwar immer noch winzige Schnipsel verglichen mit dem ganzen Genom, aber doch Dimensionen, die mit Mikroskopie kaum erreichbar scheinen.

Gruß, Michael

Jens_Rabis_1b64cc · 23. Februar 2006 um 20:45

danke für die vor allem zahlentechnischen Daten. Wenn Du Lust hast, schau bei meiner Antwort auf Jochen mal rein.

Gruss Jens

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Jens_Rabis_1b64cc · 23. Februar 2006 um 20:49

Hallo Jochen,

ich lerne immer mehr dazu und merke, dass desto tiefer man „vordringt“ ums so „dümmer“ und mit der Zeit immer „faltiger“ wird man
Also muß es doch unser aller Ziel sein - bei aller notwendigen Forschung - erst einmal das zu konservieren was man hat!

Mit geht es auch nicht ums biologische Klonen, sondern das minimalst(!) biologisch Nötige im meinem jetzigen Alter von 38 Jahren zu konservieren, mit dem Ziel:

… in 60-70 Jahren auch mein Gehirn per Suizid und Digitalsierung zu retten, sofern mir dann das Leben noch gefällt, aber der Körper nicht mehr mitspielt.
Ich will mich vom Orangischen ins Anorganische „klonen“. Der Papst hat das(!) ja nicht verboten
Irgendwie ist es ja eine Art digitale (wenn auch künstliche) Wiederauferstehung, denn ich weiss, dass ich mich ja ca. über einen Zeitraum von 10 Jahren (samt Knochen) über die Nahrung atomar bzw. molekular austausche. Ich bin schon körperlich ca. 4x „gestorben“. Falsch gedacht? Wie wäre es mal mit einem Stoff-Wechsel vom Organischen ins Anorganische?

Klar ist meine Persönlichkeit - danke für den Hinweis - nicht nur meine Gene + Gehirn, man braucht auch ein Umfeld in dem man „ideel überlebt“. Weiterhin liebe Menschen die das
Gleiche wollen und tun.

Das minimalst Nötige (wenige Zellgruppen, welche und wie?) jetzt zu konservieren hat den Vorteil, dass man diese schon vital einfrieren (vitrifizieren) kann. Erschreckend war für mich, wie wenig man derzeit überhaupt a) analysieren, geschweige denn b) verstehen kann.
Ihr habt das „Schrecken“ noch verstärkt und das ist auch gut so

Mein Körper wird im Alter verschlissen sein, die Adern verstopft, die Gene überaltert etc. sein. Klar spekulieren andere auf das Zurückdrehen der Zellalterung, ich will sicher gehen und das „verstopfen der Adern“ kann man auch damit nicht verhindern. Oder?

Was müßte derzeit jeder „junge Mensch“ möglichst pivat(!) selber biologisch bzw. digital konservieren können?
Dies für alle Interessenten an einem zentralen Ort zu sammeln, ist für die "Daten-Sicherheit, Kosten, Anschläge etc. " eher kontraproduktiv - meine Meinung.

Mit dem Bestattungszwang in Europa hätte ich mit dem „Klonen vom Organischen ins Anorganische“ dann auch kein Problem, denn um einen Menschen bzw. das Gehirn vollständig zu digitalsieren, wird man es zerstören müssen.
In 60-70 Jahren hat man auch genug großen Speicher um nicht nur Zellgruppen, sondern auch Gehirne zu digitalsisieren.
Alles Hirngespinste oder ist unsere Forschung und Entwicklung zu „bodenständig“ es zuzugeben?
Für was machen wird das alles, pumpen Milliaren und Abermilliarden ins System?
Nur für das „kollektive Gedächtnis“? Ist das Individuum ein „Scheissdreck“ gegenüber „der Menscheit“? Sind die bereits Gezeugten unwichtiger, als die Ungezeugten?

Als digitaler Klon brauche ich mir auch keine Gedanken um das Immunsystem machen, aber der liebe Menschen und ich, sollen uns erst einmal als „digitale Menschen“ wiedererkennen und danach gehts richtig los … vor allem anderen hätten wir Angst. Wir wollen "Uploads mit humanen Wurzeln bleiben und keine wurzellose KI werden! Beides wäre möglich, was wollt Ihr?

Also was muß man jetzt schon minimalst konservieren wegen des innerlichen und äußerlichen Wiedererkennungseffekt als „Upload“, damit wir beide sagen können: „Hey ihr da draußen, es hat geklappt, wir sind jetzt wieder 38 Jahre alt und erkennen uns wieder!?“
Aber ohne programmtechnischen Beschiss, auch Uploads haben bzw. machen erst digitale menschliche Würde möglich

Gruss Jens

P.S: Sorry, schreibt bitte nicht, dass man das auch mit 2 Alten machen könnte, denn niemand
der jungen Menschen, will auf sein Erbe verzichten
Weniger vermögende „Alten“ wollen womöglich ihr Rente unendlich weiter, obwohl sie nach dem „Upload“ wieder fitt gemacht werden könnten.
Vielleicht wollen Sie ja nicht „fitt“ gemacht werden, sondern nur in ihrem „Altern“ stehn bleiben, auch das muß man dann würdigen können. Also lieber pssst, ich habe keine Lösung. Ich jedenfalls stelle keine Rentenansprüche als „Upload“, bin ja erst 38 *g*. Sorry für diesen realpolitischen Ausflug, das ist der Job derjenigen, welche es scheinbar im Diesseits schon nicht „gebacken“ bekommen und uns vielleicht auch deshalb alles vorenthalten, was möglich wäre.

Gruss Jens

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Jo1_a88223 · 24. Februar 2006 um 09:14

Aha,

wenn ich dich richtig verstehe, geht es dir also tatsächlich um die „Erhaltung deines ‚Selbst‘“ (also des „Geistes“, mit mehr oder weniger austauschbarem Körper).

Du spricht von ‚Konservierung‘.

Denk dir einen Menschen, der unendlich lange leben kann. Welchen Wert hat ein Tag seines Lebens? Welchen Wert hat eine Erfahrung?

Keinen. Für den individuellen Menschen sicher eine Schreckliche Tatsache. Aber auch von einer globaleren Perspektive aus betrachtet ist es extrem unvorteilhaft:

Entwickelte Gehirne werden zunehmend unflexibel. Mittelfristig heißt das, dass sich Gesellschaften nicht weiter entwickeln, sich nicht verändern werden. Es bleibt immer bei den alten „Knorzköppen“ mit den selben alten Einstellungen und Ideen. Eine solche Gesellschaft wird an ihren eigenen (unvermeidlichen) Fehlern zugrunde gehen oder von anderen, flexibleren Gesellschaften eliminiert werden.

Für eine echte Chance auf wirkliche gesellschaftliche Änderungen braucht der Mensch die Jugend, die Pupertät - sogar mit „eingebauter Rebellionshaltung“ als notwendigen Gegenpol zur konservativen Grundhaltung „ausgewachsener“ Gehirne.

Die Natur hat alle diese Probleme bereits bravoreus gemeistert. Sie hat einen Weg gefunden, Individualität zu erhalten (zu konservieren), aber mit hinreichender Flexibilität, um auf ökologische/geologische Veränderungen zu reagieren (->Genom; weitgehend stabil aber auch mutabel). Noch einen Schritt weiter hat sie ein Organ konzipiert, welches noch schneller als das Genom auf die Umwelt reagieren kann. Durch eine Entwicklungsphase in Reaktion auf die Umwelt kann so ein Verhalten, ein „Charakter“ interaktiv entwickelt werden, der gut in die Welt paßt (->Gehirn). Mit der „Erziehung“ werden ähnlich wie Gene im Genom Ideen, Wertvorstellungen und Verhaltensweisen von Generation zu Generation weitergegeben. Einigermaßen konserviert (Erhalt der "Individualität) aber doch acuh veränderbar. Noch einen Schritt weiter kann das Gehirn auch über die eigentliche Entwicklungsphase bedingt lernfähig bleiben, um sogar im Laufe des individuellen Lebens auf Änderungen reagieren zu können, die sich innerhalb von Dekaden abspielen. Alle drei Komponenten (Umwelt, Genom, Gehirn) stehen in Wechselwirkung zueinander (Arten verändern die Umwelt, die Umwelt bedingt die Selektion von Individuen, kognitive Leistungen beeinflussen die Umwelt und die Selektion und die Umwelt bedingt die Möglichkeiten kognitiver Leistungen und so weiter…).

Mit deiner Konservierung nimmst du dich aus diesem System heraus. Keine Kinder, keine grundlegende Veränderung, kein Wert mehr (in deinem „Leben“ wie auch in der Gesellschaft).

Noch ein Gedanke: Würde man es schaffen, das künstliche Gehirn flexibel zu halten, müssen irgendwann alte Inhalte durch neue überschrieben werden. Mit der Zeit ändert sich also die Identität, das „Selbst“ und verliert den Bezug zum ursprünglichen „Ich“. Damit hast Du praktisch wieder die Aufgabe eines Individuums zu Gunsten eines neuen - nur ohne „körperlichen Schnitt“ (Tod/Geburt). Weit einfacher und sinnvoller ist es doch, end Übergang der Generationen als etwas Positives zu betrachten, das es uns erlaubt, Teile unserer genetischen und sozialen Identität in der Zeit weiterzugeben. In der Sicherheit, dass dieses Konzept seit Anbeginn des Lebens auf der Erde wirkungsvoll funktioniert hat und unter passenden Umständen sicher den Raum läßt, uns an der Entwicklung „höherer“ Lebensformen teilhaben zu lassen.

LG
Jochen

Jens_Rabis_1b64cc · 24. Februar 2006 um 10:09

Hallo Jochen,

tolle Gedanken, vieles richtig. Meine Lösungsvorschläge für Deine Einwände und meine Einstellung, dass ich wurzellose KI nicht zulassen würde, sondern nur „humane Uploads“.

Alles bleibt so wie es ist für Mehrheiten, die wollen eh nichts anderes … als Dein(!) Weg.
Freiheit heisst aber auch „Uploads“ zuzulassen, wenn die das
„selbst“ (!) finanzieren d.h. zuerst den europäischen
Bestattungszwang nur(!) für potentielle Uploads abzuschaffen.
Ein Upload kann sich optimieren lassen, langsam (für seine „humane“ Psyche wichtig) aber weitaus schneller als ein biologisches Wesen. U.a. Vogelgrippe ist dem auch egal und als erstes würde ich echtes Multitasking haben wollen, mit Anschluss an alle Informationsträger der Welt.
Sollte man zumindest einem Ehepaar das Recht zugestehen, bis über den biologischen Tod hinaus, zusammen bleiben zu wollen.
Richtig, wer den Menschen alles von der Wiege bis zur Bahre vorschreibt, braucht keine Individuen mehr und den Kampf um Uploads.
Die nachfolgende Generation wird genau gleich denken und handeln wie die vorherige, desto höher der Druck auf sie ist. Der Druck steigt - wir haben meist nur profitgesteuerte Schein-Innovationen in allen Bereichen.
So produziert man kostengünstigen biologischen, kollektiven „Schein-Innovationsspeicher“. Modern gesagt: Bio-Gridding!
Wäre ein erfolgreich reanimierter Upload ein Indiz, dass wir uns nicht mehr 100% sicher sein können, vielleicht selbst simuliert zu sein … dann hätte die Bibel „als Bildersprache verstanden“ recht.
Wenn jemand keine Ideen für seine „fast-unendliche Zukunft“ hat
bzw. allein und einsam ist (sich dabei auch nicht helfen lassen will)
soll ihm der humane Suizid gewährt werden, damit er sich nicht „in
den Rollstuhl von der Brücke stürzt“, sondern sein Tod erfolgreich ist.

Mit besten Grüßen und danke
Jens

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Jens_Rabis_1b64cc · 24. Februar 2006 um 13:47

Sorry bei 6. habe ich mich „verdrückt ausgekehrt“. Ein erfolgreich reanimierter Upload, wäre ein Indiz dafür, dass wir vielleicht selbst „animiert“ sind und es „einen Schöpfer“ gibt, wobei dessen Namen und Geschlecht kennt die Menscheit schlichtweg nicht, wer anderes behauptet … naja. Das „Game“ wäre sonst „sinnlos“.
Ein „digitales Paradies“ für humane Individuuen braucht derzeit leider noch den Suizid, und der ist ja nicht verboten.

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