Verfahren zum Implantieren von Seriennummern in/auf Klonen

Ich schreibe eine Science-Fiction-Geschichte mit massenproduzierten Klonen. Da ich eine Reihe von Klonen habe, muss ich sie auseinanderhalten. Das ID-System muss:

  • Dauerhaft über die Lebensdauer des Klons (nennen wir es 150 Jahre)
  • Sehr schwer zu manipulieren (Hochfrequenzsender können herausgeschnitten werden, geätzte Knochen können neu geätzt werden – sowieso schwer zu lesen)
  • Nicht übermäßig schädlich für den Klon (Klone sind nur wertvoll, wenn sie wie Menschen funktionieren)

Kann ich dazu DNA verwenden, indem ich einfach mehrere Codons zu einem vorhandenen DNA-Strang hinzufüge (unter der Annahme einer schnellen, im Grunde sofortigen und genauen Polymerase-Kettenreaktion - PCR)? Könnten Sie den Klon modifizieren, indem Sie seine DNA umschreiben, wodurch eine Seriennummer auf der Haut erscheint, und dennoch die verantwortlichen Gene mit PCR erkennen (dies würde die oben genannten Kriterien erfüllen - die zweistufige Überprüfung zwischen Haut und Genetik scheint eine sichere Methode zu sein) ? Könnte eine dieser Techniken verwendet werden, um die genetische Struktur des Klons vor der Entstehung zu modifizieren und so die DNA aller Zellen innerhalb des geklonten Organismus zu verändern?

Hinweis: Der folgende Wikipedia-Artikel könnte einen Anfang bieten, um auf diesen Beitrag zu antworten ( https://en.m.wikipedia.org/wiki/Gene_therapy )?

Wenn Ihr Fokus auf einem permanenten ID-System liegt, warum sollte es dann auf der Haut angezeigt werden? Egal wie es dorthin gekommen ist, wenn Sie es genug erschrecken, wird der Text verschwinden. DNA heilt/entfernt kein überschüssiges Narbengewebe. Denken Sie daran, dass der Mensch bis heute keinen Markierungsprozess erfunden hat, den der Mensch nicht verdecken kann. Ihre DNA-Lösung ist erfinderisch und scheint das Problem selbst zu lösen. Warum also die Notwendigkeit, es auf der Haut anzuzeigen?
@AmruthA Kein Duplikat: Die andere Frage geht von einem freiwilligen Buy-in durch die Organismen aus; Diese Frage betrifft ausdrücklich die Betrugsprävention. "Namensschilder" und "Tattoos" (Antworten auf die andere Frage) werden es einfach nicht schneiden.
@Amrutha Kein Duplikat: Die zitierte Frage ( worldbuilding.stackexchange.com/questions/100140/… ) befasst sich mit Technologie, die um das Jahr 1900 verfügbar war. Dieser Beitrag zitiert Mechanismen, die zu diesem Zeitpunkt in der Geschichte nicht verfügbar waren (Polyemerase-Kettenreaktion, Gentechnik, Hochfrequenzsender, die klein genug wären, um in einen menschlichen Körper implantiert zu werden).

Antworten (4)

Kann ich dazu DNA verwenden, indem ich einfach mehrere Codons zu einem bestehenden DNA-Strang hinzufüge (unter der Annahme einer schnellen, im Grunde sofortigen und genauen Proteinas-Kettenreaktion - PCR)?

Absolut. Ein erheblicher Prozentsatz (laut einigen Autoren bis zu 20 %) der DNA hat keine biologische Aktivität und ist ein Überbleibsel aus vergangenen Zeiten. Weitere 60 % haben wenig direkte Aktivität (sie sind nicht codierend), könnten aber nützlich sein, also lassen wir sie in Ruhe, aber das lässt immer noch viel Spielraum.

Suchen Sie einen ungenutzten Abschnitt eines Pseudogens , der sehr wahrscheinlich völlig funktionsunfähig ist (z. B. die siebte in einer Reihe von fünfzehn nutzlosen unvollständigen Wiederholungen, die wahrscheinlich auf Kopierfehler in den letzten zwanzig Millionen Jahren zurückzuführen sind), und ersetzen Sie ihn durch eine ebenso nicht codierende Sequenz. Es gibt einige Kombinationen, die Sie nicht verwenden können, um sicherzustellen, dass die Sequenz tatsächlich nichts codiert, aber Sie haben viel Platz für Ihre Bedürfnisse.

Oder wenn Sie abenteuerlustiger sind, können Sie die Synonymisierung verwenden: Mehrere Aminosäuren werden von mehr als einem DNA-Triplett codiert , und im normalen menschlichen genetischen Code finden Sie beispielsweise GGA für Prolin. Sie können dann GGT und GGG in dieser Position verwenden, um alles am Laufen zu halten (beide Tripletts codieren für Prolin), aber gleichzeitig entweder eine 0 oder eine 1 codieren. Indem Sie die bekannte menschliche Referenz mit der Klonsequenz vergleichen, können Sie extrahieren eine binäre Zeichenkette:

human: TAA GCT GCT CAG CGT 
clone: TAG GCA GCG CAC CGA ...
code :  0   1   0   0   1

(Diese Form der „Meta-Codierung“ könnte biologische Bedeutung haben. In Frameshift von Robert J. Sawyer werden genetische DNA-Sequenzen „entriegelt“, die die Evolution auslösen – es ist eine Art Supercode, der in der DNA verborgen ist).

Es muss jedoch darauf geachtet werden, Sequenzen zu vermeiden, bei denen die Synonymisierung tatsächlich die Codierung von zwei unterschiedlichen und leicht versetzten DNA-Botschaften in derselben Sequenz ermöglicht .

Das Problem beim Ersetzen aktiver Abschnitte ist, dass dort viel mehr passiert als nur 3 Basen = 1 Aminosäure. Wenn Sie beispielsweise Teile von „TAA GCT GCT CAG“ ersetzen, müssen Sie auch darauf achten, dass die Aminosäuren für die Offset-Versionen „T AAG CTG CTC AG“ und „TA AGC TGC TCA G“ ebenfalls gleich sind. Außerdem müssen Sie sicherstellen, dass sich die Änderungen nicht auf die Faltung oder Transkriptionsfaktoren auswirken. und stellen Sie sicher, dass das, was Sie bearbeiten, nur ein Protein und kein Ribozym codiert oder eine andere Funktion erfüllt.
@AJMansfield sehr guter Punkt. Antwort ändern.
@AJMansfield warum müssten Sie sicherstellen, dass die Offset-Versionen gleich kodieren?
@frodoskywalker, weil in einigen Fällen beide Versionen tatsächlich etwas codieren. In diesen Fällen sind Sie gezwungen, den Code in Ruhe zu lassen, es gibt nicht genug Spielraum, um etwas zu codieren. Aber es spielt keine Rolle; Es gibt viel Platz, der sowohl verfügbar als auch risikofrei ist. Bis wir beim Klonen von Menschen angelangt sind, gehe ich davon aus, dass alle risikofreien Zonen gründlich kartiert und bestätigt sind.
@LSerni danke! Ich bin mit dieser Offset-Codierung vertraut, hatte aber bisher nur davon gehört, dass sie von Viren verwendet wird. War sehr überrascht zu lesen, dass es (offensichtlich sehr oft) bei Menschen vorkommt.
Angenommen, Sie verwenden diese Methode, würde ich vermuten, dass Ihre Gesellschaft ziemlich einfach auf DNA zugreifen kann. Somit wäre die Modifikation der DNA einfach. Ich würde empfehlen, dass, wenn jemand Ihrer Antwort folgt, die DNA vor Manipulation geschützt wird, indem eine "verschlüsselte" Informationskette anstelle des rohen DNA-Codes für eine Seriennummer codiert wird. Dies hat den Vorteil, dass „Fälschungen“ und Kopien von Klonen erkannt werden können. Es ist auch ein nützliches Handlungsinstrument beim Geschichtenerzählen.

Disclaimer: Ich bin kein Biologe.

Stellen Sie sich DNA als Quellcode für die Programmierung vor. Es wird ausgelesen und ausgeführt, also sehr wichtig. Wenn Sie also nur eine ID hinzufügen, wenn in Ihrer Geschichte die DNA nicht vollständig verstanden wird, kann es sehr einfach sein, etwas zu zerstören, genau wie wenn Sie zufällig eine Codezeile in ein Softwareprojekt mit Millionen Codezeilen einfügen. Nichts konnte geändert werden, oder alles könnte zum Teufel gehen.

( BEARBEITEN: Junk-DNA wurde in den Kommentaren erwähnt. Es wäre ein vernünftiger Ort für IDs, vorausgesetzt, Sie können es dort platzieren. Wie ich aus dem Wikipedia-Artikel verstehe, raten Biologen immer noch, warum es überhaupt existiert sehr wichtig für das Wachstum vor der Geburt.“ Money-Zitat: „Mehrere Beweislinien deuten darauf hin, dass einige „Junk-DNA“-Sequenzen wahrscheinlich eine nicht identifizierte funktionelle Aktivität haben“)

Auch die DNA verändert sich im Laufe der Zeit. Durch verschiedene Faktoren wie Strahlung wird es verändert und reproduziert sich nicht wie früher, sondern mit Fehlern. Das offensichtlichste Beispiel dafür ist das Altern, aber auch Tumore gehören dazu. Es kann also auch sein, dass beim „Auslesen“ der ID eine falsche ID ausgelesen wird, weil diese verändert wurde.

Alternative Methode

Hier ist eine Idee, wie Sie es stattdessen tun könnten: Schreiben Sie die ID in ihre Schädel. Nehmen Sie einen Teil des Schädelknochens heraus, ein zufälliges Unikat , schnitzen Sie die Nummer auf der Innenseite hinein und nähen Sie alles wieder zusammen.

  1. Eindeutig dauerhaft.
  2. Schwierig zu handhaben: Ein einzelner Knochen kann normalerweise durch einen ähnlichen ersetzt werden, ohne dass das Körpergefühl es merkt. Aber eine Gehirnoperation ist heikel. Und da der Teil des Schädelknochens zufällig ausgewählt wird, müssten Sie genau diesen Teil replizieren, um damit zu temperieren (oder die Leute könnten sehen, dass es mehrere Spuren auf dem Schädelknochen gibt, für die sie nur den Kopf öffnen müssten, aber nicht der Schädel). Dazu müssen Sie es zuerst aus dem Schädel nehmen, um Messungen vorzunehmen. Vorerst würde der Klon mit freigelegtem Gehirn herumliegen. Viele Schwierigkeiten und Probleme. Der Nachteil ist, dass es schwierig ist, die Nummer überhaupt zu schnitzen, aber immer noch viel einfacher, als sie zu ändern.
  3. Solange die Operation von einem Experten in einer sterilen Umgebung durchgeführt wird, bleiben keine Folgen außer einer Narbe am Kopf, die normalerweise von Haaren bedeckt ist.

Ok, kurz vor dem Posten stelle ich fest, dass es auch sehr schwierig wäre, die ID zu überprüfen (solange der Klon am Leben bleiben muss), aber Sie können dies umgehen, indem Sie die ID auf beiden Seiten des Schädelknochenteils eingravieren. Easy-Check und Hard-Check möglich. Eine andere Variante wäre, es nur außen zu schreiben, viel weniger gefährlich, weil kein Gehirn freigelegt ist (weil Operationen immer ein Risiko haben), aber dann wieder einfacher zu temperieren, die zufälligen eindeutigen Spuren des entfernten Schädelknochenteils würden fehlen.

EDIT: Eine andere Möglichkeit, die Gravuren zu überprüfen, wäre ein MRT . Da Technologie für Klone verfügbar ist, ist es sinnvoll, dass das Scannen des Schädelknochens auch mobil möglich ist. Heutzutage werden MRTs in Kliniken durchgeführt und können zB eine halbe Stunde dauern, auch das wäre vertretbar. Und wenn die Gravur mit etwas Metall, z. B. Eisen, und einer schützenden Silikonschicht gefüllt ist, damit das Metall nicht mit dem Rest des Kopfes interagiert, würde dies die Überprüfung noch einfacher machen.

Wenn man bedenkt, dass zumindest ein Teil der nicht kodierenden DNA wahrscheinlich nur Junk-DNA ist, die keine biologische Funktion hat, können Sie immer eine solche Region verwenden, um die ID-Nummer zu behalten.
@G0BLiN Interessant, wusste ich nicht! Trotzdem müsste man wissen, wo diese Teile sind und die anderen Probleme, die ich beschrieben habe, bestehen immer noch.
@G0BLiN Bitte poste das. Könnten Sie Fragen wie die Verwendung von PCR untersuchen? Probleme wie Rundfunk- und Kopierfehler? Zu meinem letzten Punkt: Würden mehrere Kopien des Ausweises in verschiedenen Bereichen von Junk-DNA Fehlerprobleme reduzieren?
SK19 - Ich lehne das zwar nicht ab, da Biologie nicht mein Fachgebiet ist, aber ich vermute, dass Sie die Ergebnisse des Hinzufügens einiger Dutzend nichtkodierender Nukleotide zu einer Junk-DNA-Region stark überschätzen - wenn die ID-Sequenz "genug" wiederholt wird ( sagen wir, hundertmal), selbst zufällige Mutationen lassen es immer noch lesbar - und diese Mutationen wiederholen sich höchstwahrscheinlich nicht über mehrere Zellen hinweg - also nehmen Sie einfach Speichel-, Blut- und Epidermisproben, um mehrere Zellen aus verschiedenen Quellen zu erhalten, zu korrelieren (vielleicht mit der fiktive schnelle und genaue PCR OP erwähnt :) ) - und Sie haben eine sehr zuverlässige DNA-basierte ID.
Eine andere Frage - bei der teilweisen Schädelersatzmethode - wie wird der Ausweis gescannt? Wie werden Manipulationen erkannt, ohne den Kopf eines verdächtigten Klons zu öffnen?
@G0BLiN Ich habe auch Bedenken, die DNA-Änderung systemweit zu archivieren. Ich glaube, Sie müssten die Anweisungen dafür im ursprünglichen Kern haben, bevor er zu einer Masse von Zellen wird, und Junk-DNA (nach Ihrem verlinkten Artikel zu urteilen) scheint nur abzudecken, dass die Junk-Teile nach normalem Wachstum (oder Geburt) nicht verwendet werden ). Aber es kann sein, dass es für die Entwicklung wichtig ist, wie ich einige Variablen beim Programmieren in for-Schleifen verwende und nicht danach.
@G0BLiN Zu deiner anderen Frage: Ich bin sicher, wenn Klone verfügbar sind, sind auch mobile und schnelle MRTs verfügbar. Scannen Sie die Gravuren mit Radiowellen.
Nichts hindert daran, dass die Seriennummer in zusätzlicher nicht-kodierender DNA kodiert wird, die offensichtlich keine Funktion haben kann. (Und viele DNA-Regionen, von denen wir wissen, dass sie keine Funktion haben, zum Beispiel weil sie Überbleibsel alter Retroviren sind.) Und Fehlerkorrekturcodes sind gut bekannt, daher ist es höchst unwahrscheinlich, dass die Seriennummer in weniger als zehn Jahren unlesbar wird Tausende von Generationen.

Die aktuelle Stand der Technik-Version davon basiert auf CRISPR , einem Satz von antiviralen Genen, die in Bakterien vorkommen. Sie werden heute als leistungsstarkes Werkzeug für das Gen-Spleißen verwendet, bei dem Sie einen Ort identifizieren können, den Sie schneiden möchten, die DNA dort ausschneiden und Inhalte hinzufügen können. Es ist ziemlich faszinierend.

Das große Problem bei DNA-Biometrie wie dieser ist natürlich, dass Sie, wenn Sie die Werkzeuge zum Hinzufügen einer Seriennummer haben, wahrscheinlich auch die Werkzeuge haben, die zum Bearbeiten einer Seriennummer erforderlich sind. Sie könnten eine GATTACA- Situation entwickeln.

Andererseits, welche Geschichte mit Klonen beinhaltet nicht, dass die nummerierten Klone durcheinander geraten und gegen die Nummerierung rebellieren?

Warum nicht einfach einen Iris- oder Netzhautscan verwenden, um es einer ID zuzuordnen? Die Muster im Iris- und Kapillarsystem in der Netzhaut sind einzigartig: Nicht einmal genetisch identische Zwillinge haben die gleichen Muster, und ein Individuum hat nicht einmal das gleiche Muster in beiden Augen, das per Definition von derselben DNA stammt und entwickelt wurde unter den gleichen Bedingungen. Fingerabdrücke würden auch funktionieren, aber Augenscans können aus der Ferne gelesen werden, sind schwerer zu fälschen (da Sie einen Fingerabdruckscanner schlagen können, indem Sie den Abdruck einer anderen Person duplizieren) und weniger Problemen wie Narbenbildung ausgesetzt sind, die sich auf Fingerabdrücke auswirken können. Verdammt, verwenden Sie sowohl Iris- als auch Netzhautscans, um die Möglichkeit von Fehlern und potenziellen Duplikaten zu reduzieren.

Der Nachteil ist, dass Sie eine Datenbank pflegen müssen, die die Scans mit Klon-IDs verknüpft, aber das sollte ziemlich trivial sein, wenn Sie an dem Punkt der Massenproduktion von Klonen sind, und dies wäre für die Möglichkeit der Codierung erforderlich sowieso in der DNA. Aber als Vorteil müssen Sie nichts tun, um die eindeutige Kennung zu generieren: Die Natur erledigt das bereits für den Klon.