Podíl:
10 vědců neuvěřitelných věcí s DNA poprvé
Svět DNA je jako příslovečná králičí díra. Každý krok přináší úžasně nové a dokonce děsivé objevy. Čím více výzkumníků prozkoumá a zvládne molekuly života, cizinec se stává vědeckými úspěchy.
Linie mezi biologií a technologií se rozostří způsobem, jakým se nikdy předtím nestalo, někdy i pro horší. Ale DNA také přináší jednoduché odpovědi na složité nemoci, ukládá podivný soubor a může dokonce čerpat tvář zločince.
10 živých obvodů
Když vědci snili o novém způsobu, jak pohlížet na molekuly a procesy buněk, jedna věc jim stála. Cílem bylo vytvořit zařízení DNA, které by fungovalo jako obvod, který by mohl být zapnutý a vypnutý. Problém spočíval v tom, že elektřina měla přepnout spínač.
Výzkumníci nakonec popraskali problém, když byly antrachinony vloženy do malých úseků DNA. Tato přirozená sloučenina se ráda přizpůsobila implantaci a nesla zvláštní zvláštnost. Spouští událost nazývanou redoxní reakce.
Během redoxu elektrony nabití určitých molekul, zatímco opouštějí ostatní. Výsledkem je elektrický impuls. Při stimulaci pomocí konce elektrody byly antrachinony dokonale provedeny. V závislosti na tom, kolik elektronů zachytilo, obvody buď zastavily nebo vedly proud.
Přepínače, každý tisíckrát tenčí než jediné vlasy, připravují cestu pro mikroskopické molekulární přístroje. Přizpůsobení tohoto pozměněného genetického kódu by mohlo umožnit studium chemických reakcí uvnitř buněk způsobem, který nebyl nikdy dříve proveden, se zvláštním zaměřením na ty, které jsou spojeny s onemocněním.
9 DNA výstřel, který léčí bledost
Kulovitý jezdec čelí eutanázii, často za velkou finanční ztrátu pro majitele. To je velmi časté u koní, které padnou nebo stárnou, ale konvenční léčba je dlouhá a nezaručuje kvalitu života.
Nedávno byla tato obávaná záležitost poražena jednoduchou stříkačkou. Vědci si vybrali dva geny a vstříkli je do nohou chromých koní. Výsledky byly upírající. Nejen, že se zranění uzdraví, ale po dvou měsících byli koně zpátky na trati a závodili konkurenčně.
Revoluční geny VEGF164 a BMP2 byly injikovány přímo do poškozených vad a šlach. DNA podpořila vývoj nových krevních cév, kostí a chrupavky, které zanechaly tkáně tak dobré jako nové.
Terapie zatím není hlavní volbou, ale slibuje, že se stane měniči her ve veterinárních kruzích i pro lidi. Zkušební koně zůstali v špičkovém stavu rok po obdržení výstřelů, což vyvolalo naději, že jeden druh zotavení může jednoho dne pomáhat lidem s šlahou, vazbou a dokonce i poraněními páteře.
8 Hák, který najde lidi
Lidský rodokmen zůstává neúplný i přes desetiletí výzkumu. Antropologové mohou studovat pouze to, co je k dispozici, a časné lidské a jiné hominidové kostry jsou málo. Nová technika však nyní může najít starou DNA bez těl.
Dirt byl shromážděn z Belgie, Chorvatska, Francie, Ruska a Španělska a filtrován pro lidskou DNA. Aby bylo možné zvýšit šance, všech 85 vzorků pocházelo z archeologických nalezišť starých 14 000 až 550 000 let. Testy otevřely vrata genů.
V jedné lžičce písku se objevily trilióny fragmentů DNA. Vlkané nosorožce, mamutové, jeskynní medvědi a starodávné hyeny překrývaly hledání hominidů. Abychom odstranili tento genetický šum, vědci šli do rybaření. Vytvořili nějaký hák z moderní mitochondriální DNA. Protože patřil člověku, hák pouze zvedl podobnou DNA od zamotaných genů.
Pozoruhodné je, že molekulární nástroj zachytil neandertálské prameny z míst, kde nebyly nikdy nalezeny ani jejich kosti ani nástroje. Dokonce se objevila i DNA z extrémně vzácného předka, Denisovanů. Technika háku může odpovědět na dlouhotrvající otázky o tom, která místa a artefakty patří člověku nebo neandertálcům a mohou dokonce najít úplně neznámé hominidy.
7 geny štětce
Když vědci lovili za komplexní DNA za složitými křídly motýlů, byli překvapeni. Namísto očekávané sítě genů našli jen dvě. Volal WntA a optix, jedna se chovala jako pastelová kresba obrysů obrazu, zatímco druhá to zabarvila.
Předchozí studie měla podezření na umělecké zapojení páru a že optix byl spojen s červenou a oranžovou. Nicméně, jejich výlučný vliv se objevil pouze tehdy, když vědci začali hrát s těmito tzv. "Geny štětcem".
Když byla zakázána funkce WntA, objednávka zmizela. Linky byly ztlumeny, barvy se navzájem propojovaly a vzory zmizely. Vypnutí optixu bylo ještě zajímavější. Motýly se změnily na šedé nebo černé, a to i na jiných částech těla, než jsou křídla.
Neočekávaný zákrok se vyskytl v případě běžného buckeye motýla. Křídla modré iridescence poskakovala křídla, kde předtím nebyla žádná. Vzhledem k tomu, že iridescence je strukturální změna křídlových stupnic, ukázalo se, že optix ovlivňuje také pigmentaci na fyzické úrovni.
Obě geny také zřejmě vyvolaly hlavní evoluční změny a schopnosti, včetně mimikry jako obrany.
6 Chirurgie na embryích
Ve snaze vyléčit nebezpečnou krevní poruchu vytvořili čínští vědci v laboratoři lidské embrya. V roce 2017 se projekt zabýval klonovanými embryi a tkáněmi získanými od pacienta trpícího beta-talasémií.
Stejně jako u mnoha genetických onemocnění je beta-thalassemie způsobena závadou v základních DNAch osob. Lidský genetický kód se skládá ze čtyř bází - adeninu, cytosinu, guaninu a thyminu (A, C, G a T). Obsahují celou příručku pro vytvoření člověka a běhání těla.
Jediný abnormální základ se nazývá bodová mutace. Ty byly spojeny s dvěma třetinami genetických onemocnění. Chcete-li najít bodovou mutaci pro beta-thalassemii, vědci naskenovali tři miliardy "písmen" lidského genetického kódu, aby našli problém.
Ukázalo se, že se jedná o špatně umístěný G. Technika nazvaná editace základny nahradila správnou A a vyléčila první onemocnění na úrovni DNA. V budoucnu může systém základního editoru potenciálně přinést pozitivní výsledky u jiných zděděných onemocnění.
5 Obětní pokožka
Sluneční věřící se brzy mohou opalovat bez obav o poškození kůže. Ultrafialové (UV) paprsky ze Slunce mohou zničit DNA a rizika rakoviny slunění jsou dobře známa.
V roce 2017 přišli vědci s geniálním nápadem. Opalovací krém vyrobený z DNA lososových spermií pohlcuje poškození UV zářením téměř jako kdyby to byla druhá kůže. Čím delší sluneční světlo zapálí, tím lépe to funguje. Ti, kteří mají rád pečení po celé hodiny, se nemusejí obávat ani dehydratované kůže. Rybí film udržuje vlhkost.
Aplikace, která zahrnuje vodu a ethanol, může mít širší použití než jen opalovací krém. Bezbarvý materiál by mohl být použit jako nouzový nebo příležitostný obvaz na rány. Jeho krystalická povaha by také umožnila lékařům sledovat hojení bez nutnosti odstranění krytu.
4 DNA může držet hudbu
Pomohli řešit světový problém s ukládáním informací, vědci se obrátili na DNA. Chtěli prokázat, že žádné jiné médium nemohlo odpovídat jeho kapacitě nebo trvanlivosti.
Nedávno byly vybrány dvě hudební představení - Deep Purple "Smoke on the Water" a Miles Davis "Tutu". Jejich binární kód, digitální jazyk tvořený 1s a 0s, byl přeměněn na genetické základny (A, C, G a T).
Základy byly synteticky vytvořeny a uspořádány tak, aby odpovídaly binárním sekvencím hudby. Skladby pokryly 140 MB na pevném disku. Ale poté, co se stali DNA, sotva udělali špičku. Soubory byly načteny obrácením procesu a žádný segment byl poškozen.
Univerzální povaha DNA znamená, že víc než jen hudba může být uložena tímto způsobem. Další informace, které vědci získali za genetiku, zahrnují film, počítačový virus a celý počítačový operační systém.
Hustota systému může jednoho dne uchovat všechna data Země v jedné místnosti. Za správných podmínek by genetické soubory mohly trvat tisíciletí.
3 Kreslení tváří pachatelů
Zločinci s genetickými informacemi uloženými v databázích mají důvod, proč odmítnou DNA, kterou vrhli na scénách zločinu. Zápas je může rychle odsoudit. Jedna hlavní otázka se týká pachatelů bez předchozího záznamu. Je-li místo činu posypáno anonymními geny, případy riskují, že se ochladí.
V průlomovém pohybu může nová forenzní technika sestavit tvář pachatele na základě jeho genetických zbytků. Nazývá se fenotyp DNA, může vyšetřovatelům říct skutečné barvy vlasů, odstíny očí a pokožky, geografické předky a jemnější detaily, jako jsou pihy.
Existuje jen tolik, že geny mohou odhalit fyzický vzhled někoho. Chcete-li zpřesnit techniku a dosáhnout větší přesnosti na věci jako obličejové rysy, byly naskenovány tváře a DNA dobrovolníků. Software pak hledal spojení mezi jejich genetickými body a tvary čelistí, tváří a nosu.
Vzorky, které byly identifikovány, umožnily vytvářet fenotyp schopné poskytnout dostatek informací pro sestavení digitálních hrnkových snímků. Na druhé straně je také použita k doplnění detailů do lebek neidentifikovaných obětí.
2 Krádež genů
Vodní organismus nazvaný tardigrád nedávno vzal genetickou záštitou na další úroveň. Genom stvoření byl sekvenován, aby zjistil více o svých super schopnostech. Tyto mikroskopické bezobratlé mohou přežít prostor, teploty mrznutí a teploty varu, neuvěřitelný tlak, záření a deset let bez jídla a vody.
Důvodem může být schopnost tardigradů ukrást geny z jiných forem života. Zvířata a lidé podstupují tento proces, který se nazývá horizontální přenos genů, většinou prostřednictvím virů. Většina druhů má 1 procentu cizí DNA, zatímco tardigrade hromadí největší zátěž někdy nalezená - 17,5 procent.
Odhaduje se, že 6 000 genů pochází z bakterií, hub, rostlin a archaie. Tardigradé mají mechanismus přežití, kde se vysuší. To rozbíjí jejich DNA. Během rehydratace se genom znovu sestaví a případně absorbuje cizí kousky.
Ty, které přicházejí do další generace, ztěžují tardigrady. Zejména bakteriální geny jsou v extrémních podmínkách tvrdší než živočišné geny. Další studie zjistila pouze 500 ukradených genů, což naznačuje, že přetížení 6 000 může být kontaminací vzorku. Přesto se tardigrad mění věda o vývoji a genetickém dědictví.
1 DNA může hackovat počítače
To, co znělo jako dlouhý příběh filmového příběhu, bylo dosaženo v reálných životních vědcích, kteří hackovali počítač pomocí DNA. V roce 2017 univerzita ve Washingtonu převzala malware a zakódovala ji do syntetických základen DNA.
Přeskočení z biologického na digitální se stalo, když počítač sekvenoval pramen. Když software změnil kombinace A, C, G a T zpět do kódu počítače, virus byl propuštěn a poskytl vědcům plné dálkové ovládání počítače. Zatímco tato známka hackingu není v současné době používána, mohlo by to být jen otázka času.
Cílem bizarní infekce bylo zdůraznit obavu, že sekvenční zařízení, zejména to, které používá software s otevřeným zdrojovým kódem, bylo vůči takovým útokům citlivé.Vzhledem k tomu, že sekvencování DNA a genetické databáze jsou pro mnoho vědeckých oborů vysoce cenné, malware dodávaný tímto způsobem by mohl způsobit neskutečné škody.