Dele:
10 Utrolige ting Forskere gjorde med DNA for første gang
DNA-verdenen er som det ordspråklige kaninhullet. Hvert trinn bringer utrolige nye og til og med skummelt funn. Jo flere forskere undersøker og behersker livets molekyler, den fremmede blir de vitenskapelige prestasjonene.
Linjer mellom biologi og teknologi slør på måter som aldri har vært gjort før, noen ganger for verre. Men DNA gir også enkle svar på komplekse sykdommer, lagrer den odde filen, og kan til og med tegne ansiktet til en kriminell.
10 levende kretser
Når forskere drømte om en ny måte å se på cellens molekyler og prosesser, stod en ting i veien. Tanken var å bygge en DNA-enhet som virker som en krets som kan slås på og av. Problemet var at elektrisitet måtte vende bryteren.
Forskere sprakk endelig problemet når anthraquinoner ble smeltet i små DNA-strekker. Denne naturlige forbindelsen var glad for å tilpasse seg implantasjonen og hadde en spesiell egenskap. Det utløser en hendelse som kalles redoksreaksjoner.
Under redox belaster elektroner bestemte molekyler mens de forlater andre. Resultatet er en elektrisk impuls. Når stimulert med en elektrodespiss, gjorde antrakinonene jobben perfekt. Avhengig av hvor mange elektroner det fanget, stoppet eller stoppet kretsene en strøm.
Bryterne, hver tusen ganger tynnere enn et enkelt hår, baner vei for mikroskopiske molekylære enheter. Tilpasninger av denne endrede genetiske koden kan tillate at kjemiske reaksjoner i cellene studeres på en måte som aldri har blitt gjort før, med særlig fokus på sykdomsrelaterte sykdommer.
9 DNA-skottet som helbreder lameness
En lame rasehest møter eutanasi, ofte med stor økonomisk tap for eieren. Dette er svært vanlig med hester som faller eller blir eldre, men konvensjonelle behandlinger er lange og garanterer ikke livskvalitet etterpå.
Nylig ble dette fryktede problemet slått med en enkel sprøyte. Vitenskapsmenn valgte to gener og injiserte dem i bena av haltige hester. Resultatene var jaw-dropping. Ikke bare skadet skaderne, men etter to måneder var hestene tilbake på banen og racing konkurransedyktig.
De revolusjonerende gener VEGF164 og BMP2 ble injisert direkte i de skadede leddene og senene. DNAet oppmuntret til ny utvikling av blodkar, bein og brusk som igjen vev så godt som nytt.
Terapien er ennå ikke et vanlig alternativ, men lover å være en spilleskifter, både i veterinære sirkler og for mennesker. Testhestene holdt seg i topptilstand et år etter å ha mottatt skuddene, og håper at den samme typen rekreasjon kan en dag hjelpe folk med sener, ligament og til og med spinalskader.
8 En krok som finner mennesker
Det menneskelige slektstre forblir ufullstendig tross flere tiår med forskning. Antropologer kan bare studere hva som er tilgjengelig, og tidlige menneskelige og andre hominide skjeletter er få. Men en ny teknikk kan nå finne gammelt DNA uten kroppene.
Smuss ble samlet fra Belgia, Kroatia, Frankrike, Russland og Spania og filtrert for human DNA. For å øke sjansene var alle 85 prøver fra arkeologiske steder 14.000-550.000 år gamle. Tester åpnet en flodgate av gener.
I en teskje sand oppstod trillioner DNA-fragmenter. Woolly rhinos, mammoths, hule bjørner og gamle hyener rotte søket etter hominids. For å eliminere denne genetiske støyen gikk forskerne på hengsling. De skapte en slags krok fra moderne mitokondriske DNA. Siden det tilhørte et menneske, løftet kroken bare lignende DNA fra de sammenflettede gener.
Bemerkelsesverdig, det molekylære verktøyet snagged Neanderthal tråder fra steder hvor verken deres bein eller verktøy har blitt funnet. Selv DNA fra en ekstremt sjelden forfader, Denisovans, viste seg. Krokteknikken kan svare på langvarige spørsmål om hvilke steder og gjenstander som tilhørte mennesker eller neanderthaler, og kan til og med finne helt ukjente hominider.
7 penselgener
Når forskerne jaktet på det komplekse DNA bak de intrikate vingene av sommerfugler, var de i en overraskelse. I stedet for det forventede nettverk av gener fant de bare to. Kalt WntA og optix, en oppførte seg som et fargebånd som tegnet konturene på et bilde mens den andre fargede den inn.
Tidligere studier mistenkte parrets kunstneriske engasjement og det optixet var knyttet til rødt og oransje. Imidlertid ble deres eksklusive innflytelse først påvist da forskere begynte å leke med disse såkalte "penselgener".
Når WntA ble deaktivert, forsvant ordren. Linjer nedtonet, farger flommet inn i hverandre og design forsvant. Å avbryte optix var enda mer interessant. Sommerfugler ble grå eller svart, selv på andre kroppsdeler enn vingene.
En uventet vri oppstod i tilfelle av den vanlige buckeye sommerfuglen. Spots av blå iridescence dotted vingene der det tidligere var ingen. Siden iridescens er en strukturell endring i vinge, viste det seg at optix også påvirker pigmentering på et fysisk nivå.
Begge gener synes også å ha oppstått store evolusjonære forandringer og evner, inkludert etterligning som forsvar.
6 kirurgi på embryoer
I et forsøk på å kurere en farlig blodforstyrrelse, skapte kinesiske forskere menneskelige embryoer i laboratoriet. I 2017 involvert prosjektet klonede embryoer og vev tatt fra en pasient som led av beta-thalassemi.
Som mange genetiske sykdommer er beta-thalassemi forårsaket av en feil i en persons DNA-baser. Den menneskelige genetiske koden består av fire baser-adenin, cytosin, guanin og tymin (A, C, G og T). De inneholder hele håndboken for å danne et menneske og kjøre kroppen.
En enkelt unormal base kalles en punktmutasjon. Disse har vært knyttet til to tredjedeler av genetiske sykdommer. For å finne punktmutasjonen for beta-thalassemi, forsket forskerne de tre milliarder bokstavene i den menneskelige genetiske koden for å finne problemet.
Det viste seg å være en feilplassert G. En teknikk som kalles grunnredigering, erstattet den med riktig A og helbredet den første sykdommen på DNA-nivå. I fremtiden kan basisredigeringssystemet potensielt gi positive resultater med andre arvelige sykdommer.
5 En offer hud
Soltilbedere kan snart tan uten å bekymre seg for skader på huden. Ultrafiolette stråler fra solen kan ødelegge DNA, og kreftrisikoen ved soling er velkjent.
I 2017 kom forskere med en genial ide. En solkrem laget av DNA fra laksesperm absorberer UV-skade nesten som om det var en annen hud. Jo lenger sollys zaps det, desto bedre fungerer det. De som liker roasting i flere timer, trenger heller ikke å bekymre seg for dehydrert hud. Den fiskete filmen holder fukten inn.
Søknaden, som inkluderer vann og etanol, kan ha større bruksområder enn bare å være solkrem. Det fargeløse materialet kan brukes som en nødsituasjon eller uformell sårforbinding. Sin krystallinske natur vil også tillate leger å overvåke helbredelse uten å fjerne dekselet.
4 DNA kan holde musikk
For å hjelpe til med å løse verdens informasjonslagringsproblem, gikk forskere til DNA. De ønsket å bevise at ingen andre medier kunne matche sin kapasitet eller holdbarhet.
Nylig ble to musikalske forestillinger - Deep Purple's "Smoke on the Water" og Miles Davis's "Tutu" - valgt til å bli DNA-filer. Deres binære kode, det digitale språket som består av 1s og 0s, ble omdannet til de genetiske basene (A, C, G og T).
Basene ble i sin tur syntetisk opprettet og arrangert for å matche de binære sekvensene av musikken. Sangene dekket 140 MB på en harddisk. Men etter å ha blitt DNA, gjorde de knapt en flekk. Filene ble hentet ved å reversere prosessen, og ingen segment ble skadet.
DNAs universelle natur betyr at mer enn bare musikk kan lagres på denne måten. Andre opplysninger som forskere ble genetiske, inkluderte en film, et datavirus og et helt datamaskinens operativsystem.
Tettheten av systemet kunne en dag holde alle jordens data i et enkeltrom. Under de rette forholdene kan de genetiske filene vare i årtusener.
3 Tegning ansiktene til lovbrytere
Kriminelle med genetisk informasjon lagret i databaser har grunn til å ødelegge DNAet de kaster på kriminalitetsscener. En kamp kan raskt få dem dømt. Et stort problem gjelder lovbrytere uten tidligere post. Hvis en forbrytelsesscene er sprinklet med anonyme gener, faller det fare for å gå kaldt.
I et banebrytende trekk kan en ny rettsmedisin kompilere ansiktet til en lovbryter basert på hans eller hennes genetiske gjenstander. Kalt DNA-fenotyping, det kan fortelle etterforskerne personens ekte hårfarge, øye- og hudskygge, geografisk forfedre og finere detaljer som fregner.
Det er bare så mye at gener kan avsløre om noen fysisk utseende. For å avgrense teknikken og få mer nøyaktighet på ting som ansiktsfunksjoner, ble ansikter og DNA fra frivillige skannet. Programvaren søkte deretter etter sammenhenger mellom deres genetiske poeng og former av jawlines, kinn og nese.
Mønstrene som ble identifisert, gjorde fenotyping i stand til å gi nok informasjon til å kompilere digitale krusspott. På baksiden har den også blitt brukt til å legge til mer detalj i hodeskallene til uidentifiserte ofre.
2 gentyver
En vannorganisme som kalles tardigrad, tok nylig genetisk raseri til neste nivå. Skapelsens genom ble sekvensert for å finne ut mer om sine superferdigheter. Disse mikroskopiske hvirvelløse dyrene kan overleve plass, frysepunkt og kokepunktstemperaturer, utrolig trykk, stråling og et tiår uten mat og vann.
Årsaken kan være tardigradens evne til å stjele gener fra andre livsformer. Dyr og mennesker gjennomgår denne prosessen, som kalles horisontal genoverføring, hovedsakelig gjennom virus. De fleste arter har 1 prosent utenlandsk DNA mens tardigradene svinger den største belastningen noensinne funnet - 17,5 prosent.
De anslåtte 6.000 pokegenene tilhørte bakterier, sopp, planter og arkea. Tardigraderne har en overlevelsesmekanisme hvor de tørker seg ut. Dette brister deres DNA. Under rehydrering reagerer genomet og muligens absorberer fremmede biter på den måten.
De videre til neste generasjon gjør tardigrader tøffere. Spesielt er bakterielle gener vanskeligere i ekstreme forhold enn dyregener. En annen studie fant bare 500 stjålet gener, noe som tyder på at overbelastningen på 6000 kan være en prøveforurensning. Likevel endrer tardigrade hva vi vet om evolusjon og genetisk arv.
1 DNA kan hackere datamaskiner
Det som høres ut som en fjernet filmhistorielinje har blitt oppnådd i virkelige livsforskere hacket en datamaskin ved hjelp av DNA. I 2017 tok University of Washington malware og kodet det til syntetiske DNA baser.
Spranget fra biologisk til digitalt skjedde da en datamaskin sekvenserte strengen. Når programvaren forandret A, C, G og T-kombinasjonene tilbake til datakoden, ble viruset frigitt og ga forskere full fjernkontroll av datamaskinen. Selv om denne typen hacking ikke blir brukt for øyeblikket, kan det bare være et spørsmål om tid.
Hensikten med den bisarre infeksjonen var å markere en bekymring for at sekvenseringsutstyr, spesielt det som bruker open source-programvare, var utsatt for slike angrep.Siden DNA-sekvensering og genetiske databaser er svært verdifulle for mange vitenskapelige felt, kan skadelig programvare som leveres på denne måten føre til utallige skader.