DE19834363A1 - Verfahren und Datenstruktur zur rechnergestützten Verwaltung von biologischen Entwicklungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezeichnet ein Verfahren und eine Datenstruktur zur rechnergestützten Verwaltung von biologischen Entwicklungen nach dem Hauptpatent DE 19737939 in der speziellen Anwendung auf biologische Entwicklungen, die in Form von Genen als natürliche Beschreibung biologischer Entwicklungen in Zellen von Lebewesen oder Fossilien offengelegt sind, über ein Klassifizierungssystem. Es soll ein rechnergestütztes Verwaltungssystem für die in Genen vorliegende Beschreibung biologischer Entwicklungen entwickelt werden, welches trotz deren hoher Anzahl sowie deren kryptographischer Darstellung eine Klassifizierung dieser sowie eine Selektion zur technischen Nutzung ermöglicht. Dies wird erzielt, indem das Entwicklungsgebiet nach DE 19737939 die Evolution der Lebewesen ist, deren gespeicherte Erbinformationen als Dokumente über den Stammbaum als die Struktur des Klassifizierungssystems in der Entwicklungszeit auseinander hervorgehen und die zur Ausbildung eines speziellen Lebewesens dienende Erbinformation über denjenigen Bezug erfolgt, dessen nach Wahrscheinlichkeiten gewichteter normierter Status ein Vertrauensmaß überschreitet und somit nur Teilmengen der gespeicherten Erbinformation umfaßt.

Description

Die Erfindung bezeichnet ein Verfahren und eine Datenstruktur zur rechnergestützten Verwaltung von Entwicklungen nach dem Hauptpatent DE 197 37 939 in der speziellen Anwendung auf biologische Entwicklungen, die in Form von Genen als natürliche Be­ schreibung biologischer Entwicklungen in Zellen von Lebewesen oder Fossilien offen­ gelegt sind, über ein Klassifizierungssystem.

Das Hauptpatent DE 197 37 939 bezeichnet ein Verfahren und eine Datenstruktur zur rechnergestützten Verwaltung von Entwicklungen über ein Klassifizierungssystem.

Nach der Internationalen Patentklassifikation (IPC) werden genetische Techniken in der C12 klassifiziert, die DNA oder RNA betreffend in der Klasse C12N 15/00. Die gezielte Herstellung von Stoffverbindungen wird in der Klasse C12P 1/00 und die Analyse von Stoffen mit spezifischen Methoden in der Klasse G01N 33/00 erfaßt.

Die Druckschrift DE 33 00 632 offenbart eine Analyse und Synthese, welches einerseits die Entzifferung genetischer Schriftsätze und die Neukartierung der Gene und Genome unterschiedlicher Genorte und welches anderseits de novo, ex vitro und ex vivo fort­ schrittliche Pharmaerzeugnisse liefern soll, wobei das Genom im Sinne eines Krypto­ gramms aufgefaßt wird, bei welchem aus nichtssagendem Text besonders gekennzeich­ nete Einzelbuchstaben die dem Text überlagerte Geheiminformation bilden, wobei fer­ ner aus den bereits bekannten Genkartierungen registrierter Genorte das Gerippe der Gene beigestellt wird. Diese dienen als Basis für die genetische Analyse und Weiter­ entwicklung sowie als Ausgangspunkte für neue Biosynthesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rechnergestütztes Verwaltungssystem für die in Genen vorliegende Beschreibung biologischer Entwicklungen zu entwickeln, welches trotz deren hoher Anzahl sowie deren kryptographischer Darstellung eine Klas­ sifizierung dieser ermöglicht. Die erzeugte Datenstruktur zur biologischen Entwick­ lungsverwaltung soll bei geringer Redundanz eine Organisation des Wissens zur Evolu­ tion in einem Klassifizierungssystem ermöglichen. Ein weiterer wesentlicher Aspekt stellt die Selektion und Analyse derartiger Stoffverbindungen dar, die grundlegende Bedeutung für die wesentlichen Stoffwechselprozesse des Lebens auf der Erde über­ haupt haben.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Bevor­ zugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Wesentliche Vorteile sind die rechnergestützte Verwaltung von biologischen Entwick­ lungen, die Selbstkonsistenz der Datenstruktur zum Stammbaum der Evolution, die ho­ he Aussagekraft der ermittelten Gensequenzen und die sekundäre systematische Aufar­ beitung des Weltwissens zur Evolution bei geringer Redundanz in einem Klassifizie­ rungssystem.

Vorteilhafte Erweiterungen der Erfindung gestatten die Berücksichtigung regionaler Besonderheiten sowie die Möglichkeit der dezentralen Integration in weltweite Daten­ netze.

Sofern das in dem Hauptpatent DE 197 37 939 beschriebene Entwicklungsgebiet eine natürliche Evolution ist, bsw. die biologische aller Lebewesen, deren Arten in der Zeit zur Lösung bestimmter Aufgaben, bsw. optimale Lebensanpassung, biologisch ausein­ ander hervorgehen (sich umbilden und kreuzen) bestehen ebenfalls sachliche Zusam­ menhänge zwischen diesen. Überträgt man diese Bedeutung auf das vorgestellte System zur rechnergestützten Entwicklungsverwaltung, bsw. bei der Verwaltung und Klassifi­ zierung von Teilen der Erbinformation (Genen), sollte sich ebenfalls mit der Triebkraft des biologischen Erfolgs der Erfinder (hier die Spielart der Natur), bsw. insgesamt über den angestrebten Zugang zu Nahrung und Sexualpartner oder auch nur über eine höhere erfaßte Nutzgewichtung einer separierbaren Teilaufgabe während des Lebens, dieser sachliche Zusammenhang durch den Inhaber (Spielart der Natur) notwendig in die Da­ tenstruktur (Verwandtschaft aller Gene) einbringen lassen, welche sich wiederum mit der Zeit zu einem Expertensystem geringer Redundanz (Stammbaum der Arten) entwic­ kelt, welches die Grundlage richtiger evolutionsgeschichtlicher Entscheidungen dar­ stellt.

Abgesehen von dieser Erkenntnis zum Ablauf der Evolution wird der technische Nutzen deutlich, wenn man einen anderen Betrachtungspunkt wählt. In diesem Fall handelt der Erfinder (Spielart der Natur) nicht personifiziert, sondern zufällig. Das System zur (im übertragenen Sinne) rechnergestützten Entwicklungsverwaltung ist aktiv und jedes Le­ bewesen ist ein Abbild inkrementeller Störungen dieser Datenstruktur, wobei dieses Abbild durch Dokumente (Sequenzen der DNS) in den Zellen der Lebewesen zugäng­ lich ist. Entsprechend der zugrundegelegten Datenstruktur bilden die Entwicklungen (Gene) eine teilweise hierarchische (Mutation) und teilweise neuronale (freie Kombi­ nierbarkeit) Struktur von Bezügen (in Form einer Strukturinformation zur Ablage auf dem linearen Speicher der DNS) die unterschiedlich gewichtet sein können (denkbar über eine veränderbare Informationsspeicherung dieser Gewichtung an einer weiteren Stelle im Lebewesen). Die (biologisch) geschützten Urkunden mit eingefrohrenen Be­ zügen und ihre abhängigen Urkunden sind bezüglich der übrigen Entwicklungen mit freien Bezügen (Kreuzung) in Ihrer Entwicklung eingeschränkt (über Isolation bis hin zu Inzucht).

Seit es gelang, die Gensequenzen von Lebewesen in größerem Maßstab zu lesen, liegen komplette Erbinformationen als Molekülprogrammcode (der DNS) vor. Diese Erbin­ formation muß stark redundant sein, um neue Arten in großer Zahl zu ermöglichen. Die Auswertung stark redundanter Informationen ist jedoch sehr aufwendig. Es besteht je­ doch das Problem, diese Strukturinformation zu gewinnen. Setzt man voraus, daß die in erfolgreichen Arten realisierte Datenstruktur (natürliche Selektion) aus einem redun­ danzarmen (Kennzeichen der Art) und einem redundanzreichen (zur Weiterentwicklung) Mengenteil besteht, sollte bei Arten derselben Gattung der redundanzarme Mengenteil bis auf die artspezifischen Mengenteile identisch sein. Bei einer Vielzahl miteinander verglichener Erbinformationen läßt sich aus den jeweils identischen Bereichen durch eine entsprechende Höhergewichtung des zu diesem Bereich gehörenden Bezugs (diesmal durch eine fehlerbehaftete Messung des Molekülprogrammcodes) ebenfalls die Datenstruktur der Evolution ermitteln. Es ist jedoch notwendig, stets die (stückweise komplette) gesamte Erbinformation einer Art zu untersuchen, da sonst die Normie­ rungsbedingung der Gewichtung nicht erfüllt ist. Die technisch nutzbaren (biologisch einfachsten) Gene sollten nahe der Wurzel der Datenstruktur zu finden sein. Ihnen kommt mit Sicherheit eine wesentlich technische und wirtschaftliche Bedeutung zu.

Es soll angemerkt werden, daß im mathematischen Sinn die Bezüge (Mittel - Wirkung) bzw. die Entwicklungen als Elemente eines Hilbertraumes betrachtet werden können, wobei nach dem Satz von RIESZ eine eindeutige Zuordnung zu dem (hier) Operator (Aufgabe-Lösung) erfüllt ist. Die Umkehrung des Bezugs wird durch einen anderen, den dualen, Operator beschrieben. Im Grenzfall einer idealen Datenstruktur mit minimaler Redundanz sind beide gleich. Der Operator ist in diesem Fall symmetrisch und es ist zu vermuten, daß die Voraussetzungen der Selbstadjungiertheit erfüllt sind. Bezüglich des Verfahrens zur Redundanzverminderung der Datenstruktur sei auf den MAXWELL­ schen Dämon (Thermodynamik) verwiesen, wobei Störungen (Fluktuation) und eine Bewertung einzelner dieser (durch den Dämon) zu einer Entrophiesenkung führt. In den obigen Ausführungen nimmt die Rolle des Dämons entsprechend die Natur ein. Da dies jeweils eine (äußere) Steuerung ist, liegt kein Verstoß zu grundlegenden Gesetzen (2. Hauptsatz) vor.

Claims (3)

1. Verfahren und Datenstruktur zur rechnergestützten Verwaltung von biologischen Entwicklungen nach den Merkmalen des Hauptpatents DE 197 37 939 dadurch gekennzeichnet,

• - daß das Entwicklungsgebiet die Evolution der Lebewesen ist, deren gespeicherte Erbinformationen als Dokumente (12) über den Stammbaum als die Struktur des Klassifizierungssystems in der Entwicklungszeit auseinander hervorgehen und
• - daß die zur Ausbildung eines speziellen Lebewesens dienende Erbinformation über denjenigen Bezug (4) erfolgt, dessen nach Wahrscheinlichkeiten gewichteter nor­ mierter Status ein Vertrauensmaß überschreitet und somit nur Teilmengen der ge­ speicherten Erbinformation umfaßt.

2. Verfahren und Datenstruktur zur rechnergestützten Verwaltung von biologischen Entwicklungen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet,
daß die Erbinformation der entwicklungsgeschichtlich zurückliegenden Lebewesen in der derer Nachfahren beinhaltet ist, wobei speziell diese durch Analyse der unterdrück­ ten Bezüge (4) des Stammbaums identifizierbar und verfügbar sind und
daß über einen vielfachen Vergleich zwischen verschiedenen spezifischen stückweise kompletten Erbinformationen von Nachfahren, bezüglich identischer oder signifikant ähnlicher Bereiche der Erbinformationen, durch eine bei positivem Vergleich erfolgende inkrementelle Höhergewichtung eines zugeordneten Bezugs (4) der zugeordnete Ast des Stammbaums inklusive der unterdrückten Bezüge (4) rechentechnisch ermittelt wird.

3. Verfahren und Datenstruktur zur rechnergestützten Verwaltung von biologischen Entwicklungen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gene nahe der Wurzel der Datenstruktur selektiert und über Biosynthesen tech­ nisch genutzt werden.