006 – Viren

Eigentlich geht es in der heutigen Folge um den Eulerschen Polyedersatz. Der ist richtig cool – und hat überraschenderweise viel mit Viren zu tun. Und weil diesmal die Bioinformatikern Franzi die Formel ausgesucht hat, haben wir dann auch hauptsächlich über Viren geredet. Informatiker Johannes hat probiert, die Entstehung des Lebens zu enträtseln während Astronom Florian sich Gedanken über den korrekten Artikel von “Virus” gemacht und eine Methode zur Schaffung einer virenfreien Welt gefunden hat. Die drei Formeltiere diesmal ganz biologisch (auch wenn Viren natürlich keine Tiere sind)!

(Hoffentlich) Virenfreier Kuchen!

Und auf vielfachen Wunsch: Hier ist der direkte Link zur mp3-Datei der Folge

3 thoughts on “006 – Viren

  1. Ahoi,
    es gibt keine guten Viren?

    Sie regulieren in erheblichen Maße die Ausbreitung anderer Organismen in allen Ökosystemen.

    Wenn ihr etwas Nordsee- oder Ostseewasser verschluckt, habt ihr mehr Viren verschluckt, als es Menschen auf der Erde gibt.

    Ohne Viren sähe das Ökosystem der Bakterien und damit auch unser Ökosystem völlig anders aus.

    Weiterhin sorgen Viren für Gentransfer über Artengrenzen hinweg, da einige Viren bei der Vermehrung in den Wirtszellen auch ab und an Gene der Wirtszelle in sich einbauen und diese dann bei der nächsten Infektion an eine neue Wirtszelle abgeben können. Wenn diese Zelle überlebt, hat sie neues genetisches Material bekommen, was ihr vielleicht einen Vorteil verschafft.

    Die menschliche DNA besteht zu einem signifikanten Teil aus solchen Fragmenten.

    Was die Entstehung angeht, gibt es viele Hypothesen. Bei der DNA des Menschen ist zu beobachten, dass es Gene gibt, die sich innerhalb der DNA “egoistisch” selbst vermehren können um sich an anderen Stellen wieder einzubauen. Vielleicht könnten solche Mechanismen der Ursprung sein.

    Bevor es Zellen gab, gehen viele Hypothesen von einer RNA Welt aus, in der die RNA gleichzeitig Informationsträger und Enzym war.
    Spielt auch heute noch eine entscheidene Rolle. (Epi- und Paragenetik)

    Viren, es gibt ja welche aus RNA, könnten damals schon eine Rolle gespielt haben.

    In der Natur gibt es deutlich mehr Viren als Zellen. Die biologische Information auf unserem Planeten befindet sich, was die reine Menge angeht, mehr in Viren als in Zellen wie Bakterien, Archeen und Eukarioten.

    Viren auszulöschen wäre daher vermutlich eine schlechte Idee.

    Und zur Größe:

    Es gibt Viren, die sind deutlich größer als einige Bakterienzellen. Das Genom dieser Viren ist ebenfalls größer als die mancher Bakterien.

    Ein wirklich spannendes Feld.

    Lasst euch doch gegenseitig ein paar Gedanken konsequenter zu ende führen, dann holt ihr auch mehr raus aus den Themen 😉

  2. Ich hätte vielleicht eine Beetlebum-kompatible Erklärung für Viren, nämlich mit einer Analogie aus der Informatik (was mit als Mit-Informatiker immer sehr hilft ;D ). Das Zauberwort fiel im Podcast und ist “Informationsträger”.

    Stell dir mal einen Automaten vor, ein Band mit Input entgegennehmen und darauf rumarbeiten kann und auch in der Lage ist, abhängig von seinem durch den Inhalt des Bandes bestimmten Zustand einen Output in Form eines weiteren Bands zu produzieren.
    Der Automat ist aber nichts rein abstraktes, sondern ein fancy Molekülhaufen, der sich als eine von 2^n möglichen Konfigurationen zufällig in einer Ursuppe durch Selbstorganisation gebildet hat und das Eingabeband eine lange Molekülkette, die wiederum zufällig genau so konfiguriert ist, dass sie durch chemischen Foo den Zustand des Automatenmoleküls ändern kann – und wenn es durch ist, hinten aus dem Automaten herausfällt.
    Des weiteren kann das Automatenmolekül in gewissen Zustanden einzelne Atome aus der Suppe entnehmen und zu Molekülen zusammenkleben und diese wiederum abgeben.
    Damit hast du im Prinzip einen sehr einfachen Computer mit Input und Output und ein funktionierendes Programm, wobei beides zufällig entstanden ist, ohne dass dazu ein schon vorhandener Computer mit Programm notwendig gewesen wäre.

    Die meisten Programme sind natürlich totaler Unsinn und tun eigentlich nichts, außer vielleicht ein paar Zustandsänderungen hervorzurufen.

    Jetzt stell dir aber mal vor, dass sich in der Ursuppe zufällig ein Molekülband findet, das einem Quine entspricht; einem Programm, das eine Kopie seiner selbst in die Ausgabe schreibt. Das Band “dockt” also an das Automatenmolekül an, wird dort abgearbeitet und am Ende fällt aus dem Automaten das unveränderte Eingabeband UND eine Kopie heraus, die beide wiederum als Eingabe für Automatenmoleküle agieren können.
    Was hast du jetzt also? Ein Stück Information, das sich mit Hilfe seiner Umgebung (exponentiell!) vermehren kann. Also: Ein Virus! 😀

    Und weil man so nem fancy Shit auch einen coolen Namen geben muss, nennen wir solche Molekülbänder einfach mal “RNA”.

    Sowohl Automatenmoleküle als auch RNA-Bänder sind natürlich nicht absolut stabil, sondern verändern sich manchmal, mutieren also. Mal durch Einfluss von aussen (wie Strahlung), mal findet sich auch eine Konfiguration von RNA, die den sie abarbeitenden Automaten selbst umbauen kann.
    Irgendwann tauchen dadurch dann komplexere Automaten auf, die Atome und Moleküle aus ihrer Umgebung nicht nur zu neuen Ausgabebändern zusammenkleben können, sondern sogar zu Kopien ihrer selbst, also neuen Automaten. Die verarbeiten auch nicht mehr nur irgendwelche in der Suppe herumschwimmende Eingabebänder, sondern haben ein in sie integriertes Band, das in Schleife abgearbeitet wird und quasi das Programm enthält, welches den zum Herstellen der Kopien nötigen chemischen Foo steuert und mit kopiert wird. Das ganze hat eine nette Hülle, damit das integrierte Band nicht immer davonschwimmt, und nimmt die für den Kopiervorgang benötigte Energie in Form von chemischer Energie durch Moleküle aus der Umgebung auf, spaltet die bei diesem Vorgang auf und gibt die dabei entstehenden, nicht mehr benötigten Moleküle wieder an die Umgebung ab.
    Was hast du jetzt? Nicht nur ein Stück Information, sondern eigentlich einen ganzen Computer mit Betriebssystem und Pipapo, der neue Computer herstellen kann. Also: Eine Zelle! 😀

    Und weil man fancy Zellen, die klar von der Umgebung abgeschlossen sind, einen Stoffwechsel haben und sich selbst replizieren können, auch einen coolen Namen geben muss, nennen wir sie einfach mal “Leben”.

    Zurück zu den Quines: Wenn sich schon zufällig Quines bilden können, die von einfachen Automatenmolekülen kopiert werden, dann können sich ja eigentlich auch Quines bilden, die von dem komplexeren Automatenzellen kopiert werden. Sie gelangen durch ihre spezifische Konfiguration in die Zellen und werden dort für das eigene Band gehalten und abgearbeitet. Und mehr noch: Nur komplexe Automatenzellen sind in der Lage, diese Quines zu kopieren, da zur Abarbeitung halt mehr benötigt wird als chemischer Foo mit einem einzelnen Molekül. Blöderweise wird dabei natürlich die normale Funktionsweise der Automatenzelle gestört, sie produziert so lange Virus-Kopien, bis ihr die Rohstoffe ausgehen und sie abstirbt. Macht aber nix, denn gleichzeitig haben andere, intakte Automatenzellen ja viele neue gebaut, die die Virus-Kopien aufnehmen und abarbeiten können.
    Was hast du also jetzt? Viren, die zur Vermehrung auf Leben angewiesen sind und dieses dabei schädigen.

    Wir haben also in dieser (sehr vereinfachten und sicher nicht ganz korrekten ;)) Analogie gezeigt, dass Viren unabhängig von Leben entstehen konnten, manche Viren aber Leben benötigen. 😀

    PS: Als Informatiker fasziniert mich natürlich auch der Gedanke, dass irgendwann im (Programm-) Speicher irgendeines Computers so viele Bits zufällig umfallen könnten, dass dabei ein Programm rauskommt, das sich selbst in den MBR schreibt und dann den Inhalt des MBR ausführt, rinse repeat. Ein echtes Computervirus! xD

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