Also war ich neugierig, was die Vor- und Nachteile von 12 DNA-Basen wären? Könnte es zum Beispiel verwendet werden, um komplexe Erinnerungen in einem Organismus zu speichern, könnte es eine sehr komplexe Struktur in einem Organismus verursachen, die in einem mit nur 4 nicht möglich wäre, würde es mehr Krebs oder krebsähnliche Krankheiten verursachen usw.?
Es würde nicht allzu viele Vorteile bringen.
DNA speichert im Grunde eine Reihe von Daten. Wir können das in Bitraten messen. Unser aktuelles System mit 4 Basen kann 2 Bits pro Nukleotid speichern. Zum Beispiel können wir A=00, C=01, G=10 und T=11 sagen.
Eine 12-basierte DNA ist etwas schwieriger zu zählen. Wenn wir zuerst zu einem 16-Symbol-System springen (weil es einfacher ist), können wir sehen, dass das 4 Bits pro Nukleotid speichern würde: A = 0000 B = 0001 C = 0010 D = 0011 E = 0100 F = 0101 G = 0110 H = 0111 I=1000 J=1001 K=1010 L=1011 M=1100 N=1101 O=1110 P=1111.
Die eigentliche Beziehung ist die Bits-per-Symbol ist wo ist die Anzahl der Symbole, die Sie haben (dh die Anzahl der einzelnen Nukleotide). Wir können das verwenden, um zu sehen, dass diese 12-Basen-DNA in der Lage wäre, 3,58 Bits/Nukleotid zu kodieren, oder knapp doppelt so viele Daten, die wir speichern können.
Das bedeutet, dass ihr genetisches Material Daten in halb so vielen Symbolen kodieren kann, wie wir brauchen. Alles nicht so beeindruckend. Schlimmer noch, es ist nicht garantiert, dass Sie dadurch tatsächlich nur halb so viel Platz einnehmen. DNA ist ziemlich einfach. Ein 12-Basen-System könnte größere Nukleotide haben und mehr Platz einnehmen!
Replikationsfehler wären auch schwieriger zu handhaben, weil es einfach mehr Möglichkeiten gibt, wie die Daten hätten aussehen sollen.
Das einzig wirklich Interessante, was Sie mit diesem 12-Basen-System erforschen könnten, ist, wie die DNA mit Dingen interagiert. Bedenken Sie, dass wir 22 Aminosäuren haben, aus denen wir unsere Proteine aufbauen. Wir brauchen nur 4 Nukleotide, aber 22 Aminosäuren. Wieso den? Denn die Aminosäuren müssen etwas tun. Sie haben chemische Eigenschaften, die bei der Herstellung von Proteinen von Bedeutung sind, abgesehen von ihrer Fähigkeit, Daten zu speichern.
Vielleicht können Sie eine Kreatur erforschen, die es für wertvoll hält, dass die DNA direkt mit der Umgebung interagiert, und daher bedeuten mehr Basen mehr Interaktionsmöglichkeiten.
Eine der vielen Hypothesen über die Entstehung von Leben auf der Erde ist, dass ein einzelnes Molekül sowohl als Datenspeicher (wie DNA/RNA) als auch als Akteur in der chemischen Szene (wie ein Protein) fungierte. Ihr 12-Basissystem könnte das Ergebnis davon sein, dass dieses System in der ersten halben Milliarde Lebensjahren einen ganz anderen Weg genommen hat.
Während aus informationstheoretischer Sicht die Anzahl der Basen unerheblich ist (solange es mindestens zwei davon gibt), ermöglicht eine größere Anzahl an Basen eine dichtere Packung der genetischen Information, wobei kürzere DNA-Stränge verbraucht werden weniger (potenziell seltener) Phosphor oder die Ermöglichung luxuriöserer Proteine mit mehr als den üblichen 20 plus 2–4 Aminosäuren.
Auf der anderen Seite gibt es eine komplexere Chemie, die gehandhabt werden muss, eine größere Wahrscheinlichkeit von Transkriptionsfehlern und eine höhere Mutationsrate. Es kann sich auch als schwierig herausstellen, 6 Basenpaare mit guten Übereinstimmungen zu finden (synthetische Biologen experimentieren mit einigen unnatürlichen Basenpaaren, aber sie sind weit davon entfernt, sechs davon zu haben.
AlexP