Könnte die interindividuelle Kommunikation auf einem DNA-Transfer basieren?

Dieses vorgeschlagene Kommunikationsverfahren hat sowohl Vor- als auch Nachteile.

Zuerst die Vorteile :

Sie könnten riesige Datenmengen, Gigabyte und Gigabyte mit einer einzigen Übertragung transportieren. Diese Daten könnten auch vom Ziel kopiert und auf ähnliche Weise weitergegeben werden.

Sie können sicher sein, dass die Kommunikation sicher ist, niemand kann mithören, ohne physisch eine Probe der Übertragung zu erhalten.

Aber jetzt die Nachteile :

1. Reichweite – Sie müssen in Reichweite sein, kein Schreien (es sei denn, Sie haben Sporen in den Wind freigesetzt und gehofft, dass jemand sie sammelt).
2. Geschwindigkeit - es würde einige Zeit dauern, die DNA zu synthetisieren. In dem Pflanzenbeispiel, das DonyorM erwähnt, injiziert der Parasit immer die gleiche mRNA in den Wirt, er muss keine dynamischen Nachrichten verfassen. Es könnte auch einige Zeit dauern, die DNA zu lesen, sicherlich wäre es unwahrscheinlich, dass es sofort erfolgt.
3. Zuverlässigkeit - Das Kopieren von DNA kann zu Fehlern führen. Je nachdem, wie oft die Informationen kopiert wurden, benötigen Sie möglicherweise Fehlerprüfungs- und Wiederherstellungsmechanismen. Der Speicher ist jedoch bereits notorisch unzuverlässig, sodass dies überschaubar wäre.

In Anbetracht der Tatsache, dass sich die meisten Kommunikationssysteme aus Frühwarnungen entwickelt haben, bei denen eine schnelle Ausbreitung und Reaktion wichtig waren (z. B. Warnrufe, dass sich ein Raubtier nähert), wäre DNA kein geeigneter Mechanismus dafür.

Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass sich so etwas wie eine Ameisenkolonie in diese Richtung entwickelt, da sie bereits chemische Signale und enge Kontaktkommunikation verwenden. Zum Beispiel könnte die Königin den Arbeitern Befehle in Form von DNA-Strängen verfassen und sie dann zur Ausführung aushändigen. Scouts könnten den Bericht auf dem Weg zurück zur Basis synthetisieren und ihn dann zum Berichten usw. verwenden.

Pflanzen tun dies in gewisser Weise. Wenn sich eine parasitäre Pflanze an ihre Wirtspflanze anheftet, sendet die parasitäre Pflanze Unmengen an mRNA (Messenger-RNA) in die Wirtspflanze. Diese mRNA ermöglicht dann das „Hijacking“ der Wirtspflanze. RNA kontrolliert, welche Proteine ​​in Zellen hergestellt werden, so dass invasive mRNA dazu führen könnte, dass die Pflanze die Abwehr senkt, Ressourcen zur parasitären Pflanze verschiebt usw.

Ich denke, dass diese Art der Kommunikation zwischen empfindungsfähigen Organismen durchaus möglich wäre. Wahrscheinlich hätten die Organismen spezielle "Ports", wo die mRNA in den lauschenden Organismus gesteckt wird. Im Inneren des Hafens übernehmen dann spezielle Zellen die mRNA und erzeugen spezifische „Sprach“-Proteine. Dann lesen das Gehirn oder die Rezeptoren diese Proteine ​​und konstruieren daraus ein Wort/einen Satz.

Diese Kommunikationsmethode wäre so schnell, wie die Proteine ​​und mRNA produziert und übertragen werden könnten. Wahrscheinlich wäre das nicht zu langsam. Es würde einen aktiven Transport erfordern, wäre aber schneller als jede Art von Kommunikation auf Diffusionsbasis. Aber es wäre langsamer als sowohl das Sprechen als auch die neuronale Ausbreitung. Der Unterschied kann minimal sein, er hängt davon ab, welche biologischen Funktionen sich entwickelt haben.

Dieses System hat einige Vorteile. Erstens wissen Sie immer, dass jemand zuhört. Sie können nicht nicht zuhören. Zweitens, nur die Leute, die Sie hören möchten, können Sie hören. Es erfordert eine physische Verbindung, um jemanden sprechen zu hören. Dies ist auch ein Nachteil, es verhindert eine Fernkommunikation. Das lässt sich mit Technik umgehen. Die Technologie könnte die Muster der mRNA oder Proteine ​​auf der einen Seite einer "Telefonleitung" speichern und sie dann auf der anderen Seite rekonstruieren und lesen. Ein weiterer Nachteil ist, dass mehr Material benötigt wird. Für jede interindividuelle Kommunikation muss der Organismus Proteine ​​aufbauen, die Energie und Nahrung verbrauchen.

Es gäbe keine speziellen Parameter dafür, wie dieser Organismus leben würde/wie er aussähe. Aber es müsste den speziellen "Port" zum Empfangen von mRNA haben. In verschiedenen Umgebungen würde dieser Anschluss anders aussehen (unter Wasser müsste er beispielsweise wasserdicht sein).

DNA hat eine unglaublich hohe Informationsdichte ( http://news.sciencemag.org/math/2012/08/dna-ultimate-hard-drive ), was sie ideal zum Speichern und Übertragen großer Datenmengen in relativ kurzer Zeit macht Zeit.

Ich habe Science-Fiction-Geschichten gelesen, in denen Erinnerungen und/oder Wissen durch RNA-Übertragung von der Mutter auf das Kind vererbt werden. Es scheint völlig plausibel, dass sich ein Organismus entwickelt, der Daten in DNA kodiert und sie auf andere seinesgleichen „ausspuckt“, um große Mengen an Informationen zu übertragen. Wahrscheinlich nicht für unmittelbare Gefahrenszenarien geeignet, aber es gibt keinen Grund, warum der Organismus nicht über eine zweite Kommunikationsmethode für eine schnelle, niedrige Informationsübertragung verfügen könnte. (dh "Hey, pass auf!")

Die eigentliche Frage der Plausibilität hat damit zu tun, ob sich so etwas überhaupt entwickeln würde. Spezialisierte Funktionen entwickeln sich so ziemlich immer aus allgemeineren Körperteilen, und sie entwickeln sich nur so weit, wie sie müssen, um einen Vorteil zu bieten. Menschen haben keine Hände, um Werkzeuge zu benutzen – wir haben Hände, weil unsere genetischen Vorfahren auf Bäume geklettert sind, um sicher zu bleiben und Zugang zu mehr Nahrungsquellen zu erhalten, und dann haben wir die Fähigkeit entwickelt, unser Gehirn in Verbindung mit diesen Proto- Hände, um einfache Werkzeuge bedienen zu können. Die Verwendung von Werkzeugen erwies sich als so vorteilhaft, dass einige unserer Vorfahren ihre Altersgenossen überflügelten, indem sie Hände hatten, die etwas besser im Umgang mit Werkzeugen waren, oder indem sie in der Lage waren, ihr Gehirn besser zu nutzen, um neue Wege zur Verwendung von Werkzeugen zu finden, oder beides.

Wenden Sie nun dieselbe Idee auf Kommunikationssysteme an. Effektive Kommunikation ist offensichtlich ein großer evolutionärer Vorteil – nicht nur bei Menschen, sondern bei allen sozialen Tieren, seien es Rudeljäger wie Wölfe oder Insektenkolonien wie Bienen und Ameisen. Kommunikationssysteme entwickeln sich auf viele verschiedene Arten, huckepack auf bestehenden organischen Merkmalen und unter Verwendung von leicht verfügbaren und energiearmen Übertragungsmedien. Akustische Kommunikation ist in unserer Atmosphäre und auch unter Wasser einfach – Schall breitet sich leicht aus und ist einfach mechanisch zu erzeugen. Es gibt einen Grund, warum es so wenige Organismen gibt, die über aktiv erzeugtes Licht kommunizieren. Aber es passiert ständig, vorhandenes Licht zur Kommunikation zu nutzen. Menschen und andere Säugetiere verwenden eine „Körpersprache“, bei der es sich lediglich um Licht handelt, das von einem Organismus in einem bestimmten Muster reflektiert wird. Bienen tun es auch mit ihren "Tänzen", um den Standort und die Richtung von Blumen mitzuteilen. Natürlich funktioniert visuelle Kommunikation nicht im Dunkeln.

Ein weiteres weit entwickeltes Kommunikationssystem ist das chemische. Pheromone und Duftdrüsen kommunizieren mit einem hohen Maß an Nuancen, und Ameisen produzieren Pheromone, um bis zu zwanzig verschiedene Ideen zu kommunizieren. DNA ist natürlich nur eine sehr komplexe Chemikalie, die bereits in großen Mengen als Teil des Fortpflanzungssystems aller sexuellen Organismen synthetisiert wird. Daher würde ein DNA-basiertes Kommunikationssystem für fortgeschrittene, intelligente Organismen wahrscheinlich ihre bestehenden Fortpflanzungsorgane huckepack nehmen.

Natürlich besteht auch die Möglichkeit, dass sich diese DNA-kommunizierenden intelligenten Lebensformen vor unzähligen Generationen verändert haben, um dieses DNA-Kommunikationssystem bereitzustellen, aber ihre Gesellschaft ist seitdem zu einem Punkt zurückgegangen, an dem der Ursprung effektiv prähistorisch ist.

Hier gibt es eine Reihe guter Antworten, die deutlich zeigen, dass Informationen jenseits der Genetik in DNA codiert werden können, und dies sind tatsächlich Antworten auf die Frage, wie sie formuliert ist. Aber die Frage ließ mich über DNA nachdenken, nicht als geschriebene Sprache, was vom Fragesteller impliziert wird, sondern als "gesprochene" Sprache - ich bezweifle, dass irgendjemand von uns die bisher diskutierte Codierung als geeigneten und zufriedenstellenden Ersatz für das, was wir sind, finden würde Sprache in unserem täglichen Leben nennen. Ich denke also, dass wir antworten müssen (zumindest möchte ich antworten): "Kann DNA von einer Spezies genauso verwendet werden, wie wir gesprochene Sprache oder Gebärdensprache verwenden". Dynamischer, interaktiver, adaptiver symbolischer Code, der in der Lage ist, Informationen, Emotionen usw. gleichzeitig zu kommunizieren.

Kann DNA eine Syntax haben? Eine Grammatik? Ja, wir wissen, dass die genetische Kodierung bereits sowohl Syntax als auch Grammatik hat, also existieren diese Werkzeuge für unsere DNA-Sprache.

Wir brauchen ein Organ, um unsere Sprache zu „sprechen“, und ein Organ, um unsere Sprache zu „hören“. Solche Organe können wir uns durchaus vorstellen. Unsere Zellmaschinerie kann bereits die Aufgaben des Schreibens (Kopierens) und Lesens von DNA-Strängen übernehmen. Aber unsere imaginären Sprachorgane müssen viel flinker sein. Unser Sprachorgan muss DNA-Stränge basierend auf Eingaben unseres Nervensystems zusammensetzen; Aufbau von DNA-Strängen, die Wörter und Sätze darstellen und diese dann an das Medium zwischen Sprecher und Zuhörer (Luft, Wasser, ??) aussenden. Ein solches Organ müsste wahrscheinlich viele Kopien unseres Satzes aussenden, da unsere Worte in Materiepaketen (keine Energiewellen) reisen und nicht „gehört“ werden können, bis das Molekül unseres Satzes am Hörorgan des Empfängers ankommt. Das Senden von nur einem einzigen Satzmolekül würde zu einer sehr geringen Chance führen, jemals gehört zu werden! Wir müssen unseren Satz tausendmal gleichzeitig ausstoßen wie Blütenstaub im Wind. Natürlich müssen unsere Wörter und Sätze eine Grammatik ähnlich einem Zeitstempel enthalten. Wenn ich sage "Hallo, wie geht es dir?" 1000 Mal, und der Empfänger erhält 120 von diesen "Hallo, wie geht es Ihnen?", ich möchte nicht, dass er sie alle "hört". Ich muss ihm eine Grammatik beibringen, damit er das erste "Hi!" und den Rest als Rauschen herausfiltern. und der Empfänger 120 dieser "Hallo, wie geht es dir?" erhält, möchte ich nicht, dass er sie alle "hört". Ich muss ihm eine Grammatik beibringen, damit er das erste "Hi!" und den Rest als Rauschen herausfiltern. und der Empfänger 120 dieser "Hallo, wie geht es dir?" erhält, möchte ich nicht, dass er sie alle "hört". Ich muss ihm eine Grammatik beibringen, damit er das erste "Hi!" und den Rest als Rauschen herausfiltern.

Auf der „hörenden“ Seite des Gesprächs brauchen wir also ein Organ, das die Medien zwischen uns und dem „Sprecher“ filtert und nach schwebenden DNA-Stücken scannt. Angenommen, wir befinden uns auf einem Planeten, der DNA für die Genetik verwendet, nicht nur für die Sprache, dann wird eine Menge genetisches DNA-Material im Umlauf sein. Unsere DNA-Sprachgrammatik muss also eine klare Unterscheidung zwischen einem Wort oder Satz und genetischer DNA treffen, die nur Rauschen ist, das herausgefiltert und ignoriert werden muss. Wenn diese Filterung auf der biologischen Ebene des Organs selbst stattfindet, kann die Bezeichnung „Grammatik“ irreführend sein. Beispielsweise kann das Organ nur an DNA-Stränge binden, die mit einer komplexen 100-Nukleotid-Sequenz beginnen. Jeder DNA-Strang, der dieses Telomer am Anfang/Ende nicht hat, bindet nicht und wird nicht "gehört". So oder so, biologisch oder grammatikalisch, Das Hörorgan reagiert auf die Codierung im eingefangenen und abgelesenen DNA-Strang, indem es das Nervensystem des Hörers aktiviert. So wie es unsere Ohren für uns tun.

Nun, da wir uns vorgestellt haben, dass die Maschinerie einer Spezies eine auf DNA-Molekülen basierende Sprache hat, können wir uns einige Konsequenzen und Vorteile vorstellen ... lasst uns Scifi machen.

In dem Fall, in dem wir die biologischen Filter an unseren Organen verwenden (komplexes Telomer-Tag ist erforderlich oder Molekül wird nicht gelesen, weil es nicht bindet), hat jede Person eine Mutation erlitten, die entweder dazu führte, dass ihr sprechendes Organ das falsche Telomer codiert oder ihr Hörorgan versagt sich an das richtige Telomer zu binden, würde entweder "stumm" oder "taub" gemacht werden.

Gespräche würden ganz anderen Regeln unterliegen, wenn Ihre Worte vom Wind verweht und meilenweit gehört werden können! Oder wenn dich niemand im Wind hören kann, egal wie laut du schreist. Da Ihre Wörter und Sätze den Launen des Windes oder nur einer zufälligen Verteilung durch die Brownsche Bewegung unterliegen, müssen sich unsere Sprache und unser Nervensystem weiterentwickeln, um mit der Tatsache fertig zu werden, dass unsere Sätze oft nicht zum gleichen Zeitpunkt ankommen. oder sogar in der gleichen Reihenfolge, in der wir sie gesprochen haben!

Und was ist eigentlich ein Schrei? Produzieren von 100.000 DNA-Satzkopien auf einmal? Die Erstellung von nur wenigen Exemplaren im Handumdrehen?

Wird diese Spezies im Laufe ihrer Entwicklung ein gewisses Maß an Kodierung entwickeln, um private Gespräche zu ermöglichen? Vielleicht kann das Hörorgan ein DNA-Molekül hören, das mit einer beliebigen Telomersequenz beginnt, aber es kann jeweils nur ein mögliches Telomer hören (binden). Die meisten Gespräche finden also mit Telomer Alpha statt. Aber wenn zwei oder mehr Personen voce sotto sprechen wollen, wechseln sie zu den Telomeren Lambda oder Omicron. Die Worte erreichen immer noch die Hörorgane anderer, werden aber von allen ignoriert, die nicht auf Omicron „hören“.

Was ist ein Aufnahmegerät auf diesem Planeten? Können biologische Mikroben so konstruiert werden, dass sie Gespräche reproduzieren / aufzeichnen, indem sie die DNA replizieren, aus der die Sätze und Wörter bestehen?

Da Worte Materie und keine Energie sind, haben sie möglicherweise eine Lebensdauer, die weit über das hinausgeht, was wir gewohnt sind. Sie könnten die letzten Worte Ihrer Mutter in einem Glas einfangen und sie wieder hören ... und immer wieder ... und wieder jahrelang - bis die letzten Moleküle dieses Satzes verwendet wurden oder verloren gingen. NICHT nur eine Aufnahme - die tatsächliche Stimme Ihrer Mutter, ihre gesprochenen Worte aus ihrem "Mund", unverändert, als ob sie mit Ihnen im Raum wäre.

Gespenster von Gesprächen können Jahre oder Generationen in Gebäuden verweilen. Stellen Sie sich vor, Sie schließen eine Tür in Philadelphias Liberty Hall und lösen ein paar Sätze zwischen Ben Franklin und Thomas Jefferson von einem staubigen Balken, die sich über einen Absatz in der Unabhängigkeitserklärung streiten! Als diese Sätze/Moleküle in Ihr „Ohr“ drifteten, hörten Sie Franklin und Jefferson – ihre Worte in ihren Stimmen – unverändert seit dem Moment, als sie sie vor 250 Jahren sprachen. Die Berufe des Archäologen und Historikers wären etwas ganz anderes.

Schließlich, da DNA immer noch der Mechanismus für die Kodierung und Übertragung genetischer Informationen ist, können diese Kreaturen genetische Informationen „sprechen“? Könnte ein Liebhaber zum Beispiel ein Hormon "flüstern", das bewirkt, dass sich das Objekt seiner Zuneigung errötet? Oder ein RNA-Strang, der von der Person eingeatmet wurde und die Produktion des Hormons durch sein / ihr eigenes limbisches System verursachte. Oder könnte ein Rivale kodieren und seinem Opfer heimlich einen Virus einhauchen? Oder, das heimtückischste Ende dieser Argumentationslinie ... könnte ein Satz selbst so kodiert werden, dass darin genau die Anweisungen verborgen waren, die die Zellen des Hörers veranlassten, das Virus in ihrem eigenen Körper zu produzieren?! Genau wie Stöcke und Steine ​​können dich Worte auf einer solchen Welt töten!