Phylo – Puzzlen für die Biomedizin

Phylogenese bezeichnet die stammesgeschichtliche Entwicklung aller Lebewesen. Für die Erforschung von Erbkrankheiten ist dieser Stammbaum besonders interessant: Genetische Übereinstimmungen zwischen verschiedenen Spezies deuten auf gemeinsame Merkmale hin. Das kann zum Beispiel die Augenfarbe sein, aber auch ein Risikofaktor für Herzkrankheiten oder Brustkrebs.

Der genaue Punkt, an dem krankheitsbegünstigende Mutationen entstehen, kann Wege zu Therapieansätzen aufzeigen. Dazu müssen Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen verschiedenen Genomen ermittelt werden. Schon Näherungswerte sind hilfreich. Aktuelle Computer sind mit dieser Aufgabe allerdings überfordert, denn Mustererkennung ist tricky. Hier kommt der Mensch ins Spiel.

Die Mensch-Maschine

Phylo wird seit 2010 entwickelt vom Zentrum für Bioinformatik an der McGill University in Montreal, Kanada. Das Browsergame setzt auf die Mitarbeit von Spielern, die mit Genetik eher wenig am Hut haben, aber dafür einem guten Puzzle nicht widerstehen können. „Citizen Science“ heißt das Prinzip.

Das Spiel ist schnell erklärt: Ausgewählte DNA-Sequenzen werden durch Farbblöcke veranschaulicht. Der Spieler muss Abfolgen dieser Blöcke horizontal verschieben und möglichst viele Spalten mit der gleichen Farbe herstellen. Je höher die farbliche Übereinstimmung innerhalb der Spalten, desto mehr Bonuspunkte werden ausgeschüttet. Lücken in den Zeilen hingegen schlagen kräftig zu Buche. Die Aufgabe des Spielers ist es, eine optimale Balance zu finden.

Besonders gute Lösungsvorschläge landen in Montreal und werden dort von einem stärkeren Algorithmus auf Herz und Nieren geprüft. Ist das menschliche Resultat besser als das maschinelle, wird es übernommen. Die Fachzeitschrift Nature berichtete, Spieler hätten für die vorgeschlagenen Probleme in etwa 70% der Fälle eine bessere Vorhersage erzielt als die bislang eingesetzte Software.

Maximale Vereinfachung

Der Ansatz erinnert stark an den Citizen Science-Klassiker Foldit. Hier konnten Spieler schon 2008 mit realen Daten jonglieren und an der Bekämpfung von Krankheiten mitwirken. Tatsächlich gibt es auch in Foldit ein sogenanntes Alignment-Tool, mit dem sich DNA-Sequenzen aneinander ausrichten lassen. Die Forscher an der McGill University haben sich das Foldit-Prinzip zunutze gemacht, maximal vereinfacht und mit einer hübschen Benutzerschnittstelle versehen. Mittlerweile können Akademiker weltweit das Phylo-Framework sogar für eigene Puzzles nutzen.

Verglichen mit dem deutlich jüngeren Fraxinus, das nach einem ähnlichen Prinzip funktioniert, wirkt das sechs Jahre alte Flashgame seit einem Facelift erstaunlich frisch. Auch der Einstieg fällt vergleichsweise leicht, kleine Erfolge lassen nicht lange auf sich warten. Unterschätzen sollte man Phylo trotzdem nicht: Wer einfach alles nach links schiebt und sich immer mit dem Par-Wert – dem aktuellen Optimum – zufrieden gibt, wird keinen Highscore knacken.

Dank iPhone– und Android-App lässt sich Phylo übrigens auch unterwegs spielen, vorausgesetzt, das Gerät unterstützt die App. Auf einem HTC One, BQ Aquaris und einem Samsung S4 mini lief das Spiel bislang nicht.

Roman Lehnhof