Als der Mathematiker und Informatiker Leonard Adleman 1993 zum ersten Mal ein molekularbiologisches Labor betrat, hatte er eigentlich nur vor, sich mal umzuschauen. Er wollte sich von dem Biochemiker Nickolas Chelyapov eine Art Crash-Kurs verpassen lassen, um in der HIV-Forschung, mit der er sich etwas befasst hatte, besser mitreden zu können.

Biomolekül © DOE

Doch kaum hatte er einige Zeit im Labor verbracht, war er von der Welt der Biomoleküle begeistert: "Mit eigenen Händen konnte ich Moleküle der Erbsubstanz DNA erschaffen, die in der Natur gar nicht vorkamen. Und indem ich sie in Bakterien einschleuste, konnte ich die Eigenschaften der Mikroben verändern."

Durch seine Erlebnisse im Labor angeregt begann Adleman, abends im unter anderem vom DNA-Entdecker James Watson verfassten Buch "Molecular Biology of the Gene" zu lesen. Dabei stieß er auch auf eine Stelle, in der die DNA-Polymerase beschrieben wurde, das Enzym, das zu einem DNA-Strang jeweils sein komplementäres Gegenstück erzeugt.

Adleman war von der winzigen Nanomaschine, der "Königin der Enzyme" fasziniert: Nur aus einem Molekül bestehend, bildete sie die entscheidende Schnittstelle für die Weitergabe der Erbinformation. "Noch in Bewunderung des phantastischen Enzyms versunken", wie Adleman in einem seiner Artikel schildert, "entdeckte ich plötzlich eine Parallele zu einem ganz anderen Gebiet..."

	Alan Turing © DOE

Und zu einer ganz anderen Zeit: In den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts hatte der englische Mathematiker Alan Turing eine Maschine erdacht, die heute nach ihm Turing-Maschine heißt. Sie bestand aus einem Eingabeband, von dem eine Steuereinheit Informationen auslas und einem Ausgabeband, das sowohl von der Steuereinheit beschrieben als auch ausgelesen werden konnte. Als Informatiker war Adleman mit Turings Theorien vertraut, die Parallelen zur DNA-Polymerase drängten sich ihm geradezu auf. Sollte die DNA-Polymerase eine Art biologischer Turing-Maschine sein? Offensichtlich tat sie ja im wesentlichen dasselbe.

Doch das eigentliche Aha-Erlebnis folgte, als Adleman diese Parallelen weiter ausspann und ihm eine besondere Eigenschaft der Turing-Maschine einfiel: Turings nur in der Theorie existierender "Spielzeugcomputer" gilt als "berechnungsuniversell". Das heißt, dass mithilfe dieser einfachen Maschine im Prinzip alles, was überhaupt berechenbar ist, auch berechnet werden kann. Wenn also die DNA-Polymerase Eigenschaften einer Turing-Maschine hätte... "Donnerwetter, diese Dinger können ja rechnen!" - mit diesem Ausruf, so erzählt Adleman, schreckte er noch am gleichen Abend aus dem Bett hoch und verbrachte den Rest der Nacht mit Überlegungen, wie man mit DNA mathematische Probleme lösen könnte.

Wie sich sehr schnell zeigte, sollten ihn diese Überlegungen noch weitaus länger als nur diese Nacht beschäftigen...