Die
Desoxyribonukleinsäure (kurz DNA oder DNS) ist ein
Biomolekül das in allen Lebewesen vorkommt und Träger
der Erbinformation ist. Die DNA enthält unter anderem
die Gene, die Ribonukleinsäuren (RNA) und Proteine
codieren, welche wiederum für die biologische
Entwicklung eines Organismus und den Stoffwechsel in der
Zelle notwendig sind.
Im allgemeinen Sprachgebrauch wird die
Desoxyribonukleinsäure überwiegend mit der englischen
Abkürzung DNA (deoxyribonucleic acid) bezeichnet. Die
parallel bestehende deutsche Abkürzung DNS wird hingegen
seltener verwendet.
Im Normalzustand ist die DNA in Form einer Doppelhelix
strukturiert. Chemisch gesehen handelt es sich um eine
Nukleinsäure, also ein langes Kettenmolekül (Polymer)
aus Einzelstücken, sogenannten Nukleotiden.
Jedes Nukleotid besteht aus einem Phosphat-Rest, einem
Zucker und einer von vier organischen Basen mit den
Kürzeln A, C, G und T. Innerhalb der Protein-codierenden
Gene legt die Abfolge der Basen die Abfolge der
Aminosäuren des jeweiligen Proteins fest: Im genetischen
Code stehen jeweils drei Basen für eine bestimmte
Aminosäure.
Nukleinbasen (auch Nucleinbasen, Nukleobasen, Organische
Basen oder kurz nur Basen) sind Bausteine der
Nukleinsäuren DNA und RNA. Die Basen sind hierbei der
Bestandteil, durch den sich die verschiedenen Nukleotide
voneinander unterscheiden.
Als Basenpaar bezeichnet man zwei Basen der Nukleotide in
der DNA oder RNA, die zueinander komplementär sind und
durch Wasserstoffbrückenbindungen zusammengehalten
werden. Die Anzahl der Basenpaare eines Gens stellt ein
wichtiges Maß der Information dar, die im Gen
gespeichert ist.
Das hier geschilderte Konvertierungsverfahren
DNA-Informationen in Farben und Töne zu übertragen,
samt aller darin geschilderten Algorithmen, ist durch
Computer bzw. Mikrocomputer, Mikroprozessorsysteme oder
Mikrocontroller oder Computerprogramme generierbar, aber
auch durch elektrische, elektronische oder digitale
Schaltungen sowie durch physikalische, biologische oder
chemische Vorrichtungen abbildbar und realisierbar.
Das vorliegende Verfahren arbeitet (z.B. hier als
Prototyp über ein Java-Programm) mit real existierenden
DNA-Strängen, sowie sie z.B. in der DNA-Datenbank NCBI
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov) zu erhalten sind. Der
DNA-Strang als a,c,g,t-Buchstabenfolge wird gelesen und
in eine Folge von Basentripletts zerlegt.
Diese Triplettfolge wird anschließend über einen
Linearisierungsalgorithmus in eine Liste von natürlichen
Zahlen umgewandelt, der sogenannten Arbeitstabelle.
Die Arbeitsweise des Triplett-Linearisierung-Algorithmus
samt der Erzeugung der Arbeitstabelle entspricht dabei
dem Prozess der bei der biologischen DNA-Replikation
abläuft.
In der erzeugten Arbeitstabelle wird der gesamte
vorhandene DNA-Strang als eine Liste von natürlichen
Zahlen abgebildet, in der alle Informationen (auch bzgl.
des Komplementes oder höherer Strukturen wie
Aminosäuren) enthalten sind.
Die Arbeitstabelle entspricht der sogenannten Matrize,
die bei der biologischen DNA-Replikation erzeugt wird.
Die erzeugte Arbeitstabelle bildet die Grundlage für die
Farbalgorithmen und Tonalgorithmen. Wie bei der
biologischen Replikation wird die Matrize (bzw.
Arbeitstabelle) triplettweise gelesen und durch die
vorliegenden Algorithmen in eine Folge von äquivalenten
Farben und Tönen umgesetzt.
Das vorliegende Verfahren ist daher ein Analogon zur
biologischen Replikation, da der DNA-Strang auf der
optischen wie akustischen Ebene durch wahrnehmbare Farb-
und Tonfolgen repliziert wird.
Durch den Farb-Algorithmus 1 (Spektrale Farbzuordnung)
und den Ton-Algorithmen 1 (Spektrale Tonzuordnung), 2
(Gleichstufige Tonzuordnung), 3 (Lineare Tonzuordnung)
und 4 (Oktavierung) ist gewährleistet, dass eine lineare
(sogar isomorphe, also eineindeutige) Abbildung zwischen
DNA und Farben wie Tönen vorhanden ist.
Die erzeugten Farben und Töne können daher als reale
Entsprechung der DNA auf akustischer und optischer
Wahrnehmungsebene aufgefasst werden. |
