Gödel, Escher, Bach - ein Endloses Geflochtenes Band
verlängern die Stränge, andere verkürzen sie, bei noch anderen behalten sie ihre Länge.
Diese Operationen kommen „paketweise“, das heißt, verschiedene von ihnen müssen zusammen und in vorgeschriebener Reihenfolge ausgeführt werden. Ein solches Operationspaket erinnert ein bißchen an eine kleine programmierte Maschine, die sich den Strang hinauf und hinunter bewegt und an ihm gewisse Tätigkeiten ausführt. Diese bewegliche Maschine nennen wir „typographisches Enzym“ oder kurz Enzym. Enzyme operieren jeweils mit einer Einheit auf einem Strang, und man sagt, sie seien an die Einheiten, auf denen sie gerade operieren, „gebunden“.
Ich werde an Beispielen zeigen, wie gewisse Enzyme auf bestimmte Stränge einwirken. Als erstes muß man wissen, daß jedes Enzym anfänglich mit Vorliebe an einen bestimmten Buchstaben gebunden ist. Also gibt es vier Arten von Enzymen — solche, die A bevorzugen, solche, die C bevorzugen usw. Kennt man die Folge von Operationen, die ein Enzym ausführt, kann man herausfinden, welche Buchstaben es bevorzugt, aber ich schreibe sie vorläufig ohne Erklärung nieder. Hier ein Enzym-Beispiel, aus drei Operationen bestehend:
1)
Tilge die Einheit, an die das Enzym gebunden ist
(und binde es dann an die nächste Einheit rechts).
2)
Rücke eine Einheit nach rechts.
3)
Füge (unmittelbar rechts neben dieser Einheit) ein T ein.
Es trifft sich so, daß dieses Enzym sich ursprünglich gerne an A bindet. Und hier ein Beispiel eines Stranges:
ACA
Was geschieht, wenn unser Enzym sich an das linke A bindet und zu operieren beginnt? Schritt 1 tilgt das A , damit bleibt uns CA , das Enzym ist nun an das C gebunden. Schritt 2 verschiebt das Enzym nach rechts, zu A , und Schritt 3 hängt amEnde ein T an, um so den Strang CAT zu bilden. Und das Enzym hat seine Pflicht vollständig erfüllt: Es hat ACA in CAT verwandelt.
Was wäre geschehen, wenn es sich an das rechte A von ACA gebunden hätte? Es hätte das A getilgt und sich über das Ende des Stranges hinausbewegt. Wenn das geschieht, hört das Enzym auf zu operieren (dies ist ein allgemeines Prinzip). Das Endergebnis wäre einfach gewesen, daß ein Symbol abgeschnitten worden wäre.
Noch einige Beispiele, hier ist ein anderes Enzym:
1)
Suche das erste Pyrimidin rechts von dieser Einheit.
2)
Umschalten auf Kopiermodus.
3)
Suche das nächste Purin rechts von dieser Einheit.
4)
Schneide den Strang ab (nämlich rechts von der gegenwärtigen Einheit).
Nun stehen hier Ausdrücke wie „Pyrimidin“ und „Purin“. Diese Begriffe bereiten keine Schwierigkeiten. A und G heißen Purine, C und T Pyrimidine. Nach dem nächsten Pyrimidin suchen, heißt also einfach nach dem nächsten C oder T suchen.
Kopiermodus und Doppelstränge
Der andere neue Ausdruck ist Kopiermodus. Jeder Strang läßt sich auf einen anderen Strang kopieren, aber auf ulkige Art und Weise: Anstatt A auf A zu kopieren, kopiert man es auf T und umgekehrt. Und anstatt C auf C zu kopieren, kopiert man es auf G und umgekehrt. Man beachte, daß ein Purin auf ein Pyrimidin kopiert wird und umgekehrt. Das nennt man komplementäre Basenpaare. Die sehen so aus:
Komplement
A T
Purine
Pyrimidine
C G
Man kann diese molekularen Paarungsschemata vielleicht besser im Kopf behalten, wenn man daran denkt, daß Achilles mit Theo Schildkröte und der Carl Krebs mit seinen Genen gepaart ist.
„Kopiert“ man also einen Strang, so handelt es sich eigentlich nicht um eine Kopie, sondern um die Herstellung des zu ihm komplementären Stranges. Und dieser wird auf den Kopf gestellt über den ursprünglichen Strang geschrieben. Schauen wir uns das konkret an. Das oben genannte Enzym möge auf den folgenden Strang einwirken (und auch dieses Enzym beginnt mit Vorliebe mit A):
CAAAGAGAATCCTCTTTGAT
Es gibt viele Stellen, an denen es ansetzen könnte. Nehmen wir z. B. das zweite A. Das Enzym befindet sich daran und führt dann Schritt 1 aus: Suche das erste Pyrimidin rechts. Nun, das ist entweder ein C oder ein T. Das erste ist ein T und liegt ungefähr in der Mitte des Strangs; begeben wir uns also dorthin. Nun Schritt 2: Kopiermodus. Nun, wir setzen einfach ein auf dem Kopf stehendes A über unser T. Aber das ist nicht alles. Der Kopiermodus bleibt nämlich in Kraft, bis er abgestellt ist, oder bis zum Endedes Enzyms, was immer als erstes eintritt. Das bedeutet, daß jede Base, durch die das Enzym passiert, solange der Kopiermodus wirksam ist, über sich eine komplementäre Base erhält. Schritt
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