Dela med sig:
10 otroliga saker gjorde forskare med DNA för första gången
DNA-världen är som den proverbiella kaninshålet. Varje steg ger förunderligt nya och till och med skrämmande upptäckter. Ju fler forskare utforskar och behärskar livets molekyler, den främling blir de vetenskapliga prestationerna.
Linjer mellan biologi och teknik suddas på sätt som aldrig gjort tidigare, ibland till det värre. Men DNA ger också enkla svar på komplexa sjukdomar, lagrar den udda filen, och kan även rita en kriminals ansikte.
10 levande kretsar
När forskare drömde om ett nytt sätt att se på cellernas molekyler och processer stod en sak i vägen. Tanken var att bygga en DNA-enhet som verkar som en krets som skulle kunna slås på och av. Problemet var att el hade att vända omkopplaren.
Forskare knäckte slutligen frågan när antrakinoner fanns i smala streck av DNA. Denna naturliga förening var glad att anpassa sig till implantationen och bära ett speciellt drag. Det utlöser en händelse som kallas redoxreaktioner.
Under redox laddar elektroner vissa molekyler medan de överger andra. Resultatet är en elektrisk impuls. När stimulerad med en elektrodspets gjorde anthrakinoner jobbet perfekt. Beroende på hur många elektroner det fångade, stoppade eller stängde kretsarna en ström.
Växlarna, var tusen gånger tunnare än ett enda hår, banar vägen för mikroskopiska molekylära enheter. Anpassningar av denna förändrade genetiska kod skulle kunna låta kemiska reaktioner inuti celler studeras på ett sätt som aldrig har gjorts tidigare, med särskild inriktning på de som är kopplade till sjukdom.
9 DNA-skottet som botar lameness
En lama racehorse står inför eutanasi, ofta med stor ekonomisk förlust för ägaren. Detta är mycket vanligt med hästar som faller eller blir äldre, men konventionella behandlingar är långa och garanterar inte livskvaliteten efteråt.
Nyligen blev denna fruktade fråga slagen med en enkel spruta. Forskare valde två gener och injicerade dem i lammhästarnas ben. Resultaten var käftfallande. Inte bara skadade skadorna, men efter två månader var hästarna tillbaka på banan och tävlade konkurrenskraftigt.
De revolutionära generna VEGF164 och BMP2 injicerades direkt i de skadade ligamenten och senorna. DNA uppmuntrade nya blodkärl, ben och broskutveckling som lämnade vävnaderna lika bra som nya.
Terapin är ännu inte ett vanligt alternativ men lovar att vara en spelväxlare, både i veterinärcirklar och för människor. Testhästarna förblev i topptillstånd ett år efter att ha tagit skotten och hoppades att samma slags återhämtning kan hjälpa människor med senor, ligament och till och med ryggskador.
8 En krok som finner människor
Det mänskliga släktträdet är ofullständigt trots årtionden av forskning. Antropologer kan bara studera vad som är tillgängligt, och tidiga mänskliga och andra hominidskelett är få. Men en ny teknik kan nu hitta gammalt DNA utan kropparna.
Smuts samlades in från Belgien, Kroatien, Frankrike, Ryssland och Spanien och filtrerades för mänskligt DNA. För att öka chanserna var alla 85 prov från arkeologiska platser 14.000-550.000 år gamla. Testerna öppnade en flodgata av gener.
I en tesked sand såg trillioner av DNA-fragment ut. Woolly noshörningar, mammoter, grottbjörnar och gamla hyener blundrade sökandet efter hominider. För att eliminera detta genetiska buller gick forskare på fiska. De skapade en slags krok från modernt mitokondriellt DNA. Eftersom det tillhörde en människa lyfte kroken bara liknande DNA från de trassliga generna.
Anmärkningsvärt, det molekylära verktyget snagged Neanderthal strängar från platser där varken deras ben eller verktyg hade någonsin hittats. Även DNA från en extremt sällsynt förfader, denisovanerna, visade sig. Kroktekniken kan svara på långvariga frågor om vilka platser och artefakter som hörde till människor eller neanderthaler och kan till och med hitta helt okända hominider.
7 penselgener
När forskare jagade för det komplexa DNAet bakom de invecklade vingarna av fjärilar, var de i en överraskning. I stället för det förväntade nätet av gener hittade de bara två. Kallas WntA och optix, en uppträdde som en krita som ritar konturerna på en bild medan den andra färgade den in.
Tidigare studier misstänkte parets konstnärliga engagemang och den optix kopplades till rött och orange. Men deras exklusiva inflytande uppstod bara när forskare började leka med dessa så kallade "penselgener".
När WntA inaktiverades, försvann order. Linjer dimmade, färger flödade in i varandra, och mönster försvann. Att stänga av optix var ännu mer intressant. Fjärilar blev grå eller svarta, även på andra kroppsdelar än vingarna.
En oväntad twist uppstod vid den vanliga buckeyefjärilen. Fläckar av blå iridescence prickade vingarna där det tidigare fanns ingen. Eftersom iridescens är en strukturell förändring i vågskala, visade det sig att optix påverkar pigmentering på en fysisk nivå också.
Båda generna verkar också ha initierat stora evolutionära förändringar och förmågor, inklusive mimicry som ett försvar.
6 kirurgi på embryon
I ett försök att bota en farlig blodsjukdom skapade kinesiska forskare mänskliga embryon i laboratoriet. År 2017 involverade projektet klonade embryon och vävnader som tagits från en patient som drabbades av beta-talassemi.
Liksom många genetiska sjukdomar orsakas beta-talassemi av en glitch i en persons DNA-baser. Den humana genetiska koden består av fyra baser-adenin, cytosin, guanin och tymin (A, C, G och T). De innehåller hela handboken för att bilda en människa och springa i kroppen.
En enda onormal bas kallas en punktmutation. Dessa har kopplats till två tredjedelar av genetiska sjukdomar. För att hitta punktmutationen för beta-thalassemi, skannade forskare de tre miljarder "bokstäverna" i den mänskliga genetiska koden för att hitta problemet.
Det visade sig vara en felplacerad G. En teknik som kallades basredigeringen ersatte den med rätt A och botade den första sjukdomen på DNA-nivån. I framtiden kan basredigeringssystemet potentiellt ge positiva resultat med andra ärftliga sjukdomar.
5 en offer hud
Solyrkare kan snart tona utan att oroa sig för skador på huden. Ultravioletta (UV) strålar från solen kan förstöra DNA, och cancerriskerna med att sola är välkända.
I 2017 kom forskare med en genial idé. En solskyddsmedel från DNA av laxsperma absorberar UV-skador nästan som om det var en andra hud. Ju längre solljus zaps det desto bättre fungerar det. De som gillar rostning i timmar behöver inte oroa sig för dehydrerad hud heller. Den fiskiga filmen håller in fukten.
Applikationen, som innehåller vatten och etanol, kan ha bredare användningsområden än att bara vara solskyddsmedel. Det färglösa materialet kan användas som en nödsituation eller tillfällig sårförband. Dess kristallina natur skulle också tillåta läkare att övervaka läkning utan att behöva ta bort täcken.
4 DNA kan hålla musik
För att hjälpa till att lösa världens informationslagringsproblem vände forskare till DNA. De ville bevisa att inget annat medium kunde matcha dess kapacitet eller hållbarhet.
Nyligen har två musikaliska föreställningar-Deep Purple's "Smoke on the Water" och Miles Davis "Tutu" -väljats för att bli DNA-filer. Deras binära kod, det digitala språket bestående av 1s och 0s, omvandlades till de genetiska baserna (A, C, G och T).
Baserna skapades i sin tur syntetiskt och arrangerade för att matcha musikens binära sekvenser. Sångarna omfattade 140 MB på en hårddisk. Men efter att ha blivit DNA, gjorde de knappt en speck. Filerna hämtades genom att reversera processen, och inget segment skadades.
DNA: s universella natur innebär att mer än bara musik kan lagras på detta sätt. Annan information som forskare blev genetisk inkluderade en film, ett datavirus och ett helt datoroperativsystem.
Systemets densitet kunde en dag hålla alla jordens data i ett enda rum. Under de rätta förhållandena kan de genetiska filerna varas i årtusenden.
3 Ritning av anklagarnas ansikte
Kriminella med genetisk information som lagras i databaser har anledning att förlora det DNA som de kasta i brottsscener. En match kan snabbt få dom dömda. Ett stort problem handlar om brottslingar utan föregående rekord. Om en brottsplats sprinkles med anonyma gener, faller risken att bli kall.
I ett banbrytande drag kan en ny rättsmedicin kompilera ansiktet hos en förövare baserat på hans eller hennes genetiska kvarlevor. Kallas DNA-fenotyping, det kan berätta för utredare personens verkliga hårfärg, ögon- och hudskugga, geografiskt ursprung och finare detaljer som fräknar.
Det är bara så mycket att gener kan avslöja om någons fysiska utseende. För att förfina tekniken och få mer noggrannhet på saker som ansiktsfunktioner, skannades ansikten och DNA hos volontärer. Programvaran letade sedan efter kopplingar mellan deras genetiska punkter och formerna av käkar, kinder och näsor.
Mönstren som identifierades gjorde fenotypning i stånd att tillhandahålla tillräcklig information för att kompilera digitala rånskott. På flipsidan har den också använts för att lägga till mer detaljer i kranier av oidentifierade offer.
2 gentyver
En vattenorganisme som kallades tardigrade tog nyligen genetisk weirdness till nästa nivå. Varelsens genom blev sekvenserat för att upptäcka mer om dess superförmåga. Dessa mikroskopiska ryggradslösa djur kan överleva utrymme, frysning och kokpunktstemperaturer, otroligt tryck, strålning och ett decennium utan mat och vatten.
Anledningen kan vara tardigradens förmåga att stjäla gener från andra livsformer. Djur och människor genomgår denna process, som kallas horisontell genöverföring, mestadels genom virus. De flesta arterna har 1 procent främmande DNA medan tardigrade svänger den största belastningen som någonsin hittats-17,5 procent.
De uppskattade 6000 pocherade generna hörde till bakterier, svampar, växter och archaea. Tardigraderna har en överlevnadsmekanism där de torkar ut sig. Detta sprickar deras DNA. Under rehydrering sätter genomet ihop och möjligen absorberar främmande bitar på det sättet.
De som vidarebefordras till nästa generation gör tardigrader tuffare. I synnerhet är bakteriegen hårdare i extrema förhållanden än djurgener. En annan studie hittade endast 500 stulna gener, vilket tyder på att överbelastningen på 6000 kan vara en provförorening. Ändå förändras tardigrade vad vi vet om evolution och genetiskt arv.
1 DNA kan hacka datorer
Det som låter som en fördjupad filmhistoriklinje har uppnåtts i verkliga livet - forskare hackade en dator med DNA. I 2017 tog University of Washington skadlig kod och kodade den till syntetiska DNA-baser.
Språket från biologiskt till digitalt hände när en dator sekvenserade strängen. När mjukvaran ändrade A-, C-, G- och T-kombinationerna tillbaka till datorkod släpptes viruset och gav forskare full fjärrkontroll av datorn. Medan det här häftet inte används just nu kan det bara vara en fråga om tid.
Syftet med den bisarra infektionen var att lyfta fram en oro för att sekvenseringsutrustning, särskilt den som använder öppen källkod, var utsatt för sådana attacker.Eftersom DNA-sekvensering och genetiska databaser är mycket värdefulla för många vetenskapliga områden, kan skadlig kod som levereras på detta sätt orsaka otrolig skada.