Gödel, Escher, Bach - ein Endloses Geflochtenes Band

die Aufgabe ausführen können. Es ist aber vergebliche Hoffnung, daß ein isolierter DNS-Strang ein Selbst-Rep sein könnte; denn damit diese potentiellen Proteine aus der DNS herausgeholt werden können, braucht es nicht nur Ribosomen, sondern auch RNS-Polymerasen, die die mRNS herstellen, die zu den Ribosomen transportiert wird. Und deshalb müssen wir damit anfangen, daß wir eine Art „minimales Stützungssystem“ annehmen, das hinlänglich stark ist, um Transkriptionen vorzunehmen. Dieses Minimalsystem wird somit bestehen aus 1) einigen Proteinen, wie z. B. RNS-Polymerasen, die gestatten, mRNS aus DNS zu machen und 2) einigen Ribosomen.
Wie DNS sich selbst vervielfältigt
    Daß die Wendungen „hinlänglich starkes Stützungssystem“ und „hinlänglich starkes formales System“ ähnlich klingen, ist kein Zufall. Das eine ist die Bedingung, daß ein Selbst-Rep, das andere, daß ein Selbst-Ref entstehen kann. Eigentlich handelt es sich um ein und dasselbe Phänomen in zwei ganz verschiedenen Verkleidungen, und wir werden das in Kürze explizit ausführen. Zuvor jedoch bringen wir die Beschreibung, wie ein DNS-Strang ein Selbst-Rep sein kann, zu Ende.
    Die DNS muß Codes für einen Satz von Proteinen enthalten, welche sie kopieren. Nun gibt es eine sehr wirksame und elegante Methode zur Kopierung eines doppelsträngigen Stücks DNS, dessen zwei Stränge komplementär sind. Das geschieht in zwei Schritten:
1)
die beiden Stränge entwirren,
2)
einen neuen Strang mit jedem der zwei neuen einfachen Stränge „paaren“.
    Dieser Vorgang erzeugt zwei neue DNS-Doppelstränge, die mit dem Original identisch sind. Wenn unsere Lösung auf dieser Idee beruhen soll, muß es einen Satz von Proteinen geben, der in der DNS selbst codiert ist und die beiden Schritte ausführen wird.
    Man nimmt an, daß diese beiden Schritte in den Zellen in koordinierter Weise vollzogen werden und daß sie drei Hauptenzyme erfordern: DNS-Endonuklease, DNS-Polymerase, DNS-Ligase. Das erste ist ein „Öffnungs“-Enzym; es schält den „Reißverschluß“ der beiden ursprünglichen Stränge auf eine kurze Strecke auseinander und hört dann mit seiner Tätigkeit auf. Darauf treten die beiden anderen Enzyme in Aktion. Die DNS-Polymerase ist im Grunde ein „kopiere-und-gehe-weiter“-Enzym; es geht die kurzen Einzelstränge von DNS entlang und kopiert sie komplementär ähnlich wie der Kopiermodus in der Typogenetik. Um zu kopieren, bedient es sich des im Cytoplasma schwimmenden Rohmaterials, insbesondere der Nukleotiden. Weil das ruckweise vor sich geht, wobei jedesmal „geöffnet“ und kopiert wird, entstehen kleine Lücken, unddie DNS-Ligase füllt diese aus. Dieser Prozeß wiederholt sich immer wieder, bis das ganze auseinandergeschält und gleichzeitig repliziert ist, so daß es nunmehr zwei Kopien davon gibt.
Vergleich von DNS-Selbst-Reps und Quinieren
    Man beachte, daß bei der enzymatischen Tätigkeit der DNS-Stränge die Tatsache, daß in dem DNS Information aufbewahrt ist, völlig irrelevant ist; die Enzyme führen einfach ihre Funktion aus, Symbole zu verschieben, wie die Folgerungsregel im MIU-System. Für die drei Enzyme ist es ohne jede Bedeutung, daß sie an einem gewissen Punkt tatsächlich genau die Gene kopieren, in denen sie selbst codiert sind. Die DNS ist für sie einfach eine Schablone ohne Bedeutung und Interesse.
    Es ist recht interessant, das mit der Methode des Quine-Satzes zur Herstellung von Kopien seiner selbst zu vergleichen. Auch dort hat man eine Art „Doppelstrang“ — zwei Kopien der gleichen Information, wobei die eine als Anweisung, die andere als Schablone fungiert. Bei DNS ist der Vorgang in etwa parallel, da die drei Enzyme (DNSEndonuklease, DNS-Polymerase, DNS-Ligase) nur in einem der beiden Stränge codiert sind, der deshalb als Programm fungiert, während der andere Strang nur als Schablone fungiert. Die Parallele ist nicht vollkommen, denn während des Kopiervorgangs dienen beide Stränge als Schablonen, nicht nur einer. Dennoch ist die Analogie sehr anregend. Es gibt eine biochemische Entsprechung zu der Gebrauch-Erwähnung-Dichotomie: Wenn die DNS als eine bloße Folge zu kopierender chemischer Stoffe behandelt wird, handelt es sich nur um die Erwähnung typographischer Symbole; wenn die DNS diktiert, welche Operationen auszuführen sind, ist das wie der Gebrauch typographischer Symbole.
Bedeutungsebenen der DNS
    Es gibt verschiedene Bedeutungsebenen auf einem DNS-Strang, je nachdem wie groß