Мир ДНК — это буквально кроличья нора
Мир ДНК — это буквально кроличья нора. Каждый шаг приводит нас к новым и даже страшным открытиям. Чем больше ученые исследуют и оттачивают эти молекулы жизни, тем «страньше и страньше» становятся научные ходы. Границы между биологией и технологиями размываются, иногда к худшему. Но ДНК сама по себе дает нам простые ответы о том, как лечить сложные заболевания, хранить информацию и даже как выглядит преступник.
Живые микросхемы
Когда ученые мечтали о новом способе взглянуть на молекулы и процессы в клетках, на их пути стояла одна преграда. Они хотели создать устройство на основе ДНК, которое будет действовать как единая микросхема, включаться и выключаться. Проблема была в том, что переключатель нужно было активировать электричеством.
Наконец, ученым удалось решить эту проблему, зажав антрахиноны (вещество такое) между небольшими участками ДНК. Это природное соединение с удовольствием приспособилось к имплантации и было способно производить окислительно-восстановительные реакции.
Во время окислительно-восстановительных процессов электроны заряжают определенные молекулы, покидая другие. Результатом является электрический импульс. При стимуляции наконечником электрода антрахиноны отлично справились с этой задачи. В зависимости от того, сколько электронов они захватили, схемы либо проводили ток, либо нет.
Переключатели, каждый из которых в тысячу раз тоньше волоса, прокладывают путь для микроскопических молекулярных устройств. Адаптации этого измененного генетического кода могут позволить нам изучать химические реакции внутри клеток как никогда прежде, с особым упором на те, что связаны с болезнью.
Жертвенная кожа
Любители солнца скоро смогут позагорать, не беспокоясь о повреждении кожи. Ультрафиолетовые лучи Солнца могут разрушать ДНК, а риски рака, связанные с загоранием, давно известны.
В 2017 году ученые придумали гениальную идею. Солнцезащитный крем, сделанный из ДНК спермы лосося, поглощает ультрафиолет почти так же, как вторая кожа. Чем дольше его облучает солнечный свет, тем лучше. Те, кто любит жариться часами, больше не будут переживать об обезвоживании кожи. Рыбная пленка удерживает влагу.
Применение, включающее воду и этанол, может иметь более широкое хождение, чем просто солнцезащитный крем. Это бесцветное вещество можно использовать в качестве неотложной или срочной перевязки. Его кристаллическая природа также позволит врачам наблюдать за излечением, не снимая покрытия.
Крючок на человека
Родословная человека остается неполной, несмотря на десятки лет исследований. Антропологи могут исследовать только то, что есть в наличии, а скелетов первых людей и других гоминид не так много. Однако новые методы позволяют находить древнюю ДНК без тел.
В Бельгии, Хорватии, Франции, России и Испании собирали грязь и просеивали на предмет человеческой ДНК. Чтобы повысить шансы, все 85 образцов были взяты из археологических объектов возрастом 14 000-550 000 лет. Результаты тестов были наводнены генами.
В одной чайной ложке песка нашли триллионы фрагментов ДНК. Шерстистые носороги, мамонты, пещерные медведи, древние гиены — все они затрудняли поиск гоминид. Чтобы убрать этот генетический шум, исследователи прибегли к рыбалке. Они создали своего рода крючок из современной митохондриальной ДНК. Так как она принадлежала человеку, она поднимала только подобную ДНК из мешанины генов.
Примечательно, что молекулярный инструмент зацепил цепочки неандертальцев в местах, где не находили ни их костей, ни инструментов. Нашлась даже ДНК от крайне редкого представителя предков, денисовского человека. Техника ловли генов на крючок может ответить на давние вопросы о том, какие места и артефакты принадлежат людям, а какие — неандертальцам или совершенно неизвестным гоминидам.
ДНК может хранить музыку
Пытаясь помочь миру решить проблему с хранением информации, ученые обратились к ДНК. Они хотели доказать, что никакая другая среда не сравнится с ней по накопительной способности или надежности.
Не так давно два музыкальных произведения — Smoke on the Water (Deep Purple) и Tutu (Miles Davis) — стали файлами ДНК. Их двоичный код, цифровой язык, состоящий из единиц и нулей, был преобразован в генетические основания (A, C, G и T).
В свою очередь были созданы синтетические основания, расположенные в соответствии с бинарными последовательностями музыки. Песни занимали 140 МБ на жестком диске. Но превратившись в ДНК, они едва ли были больше пылинки. Файлы были восстановлены путем обращения процесса, и ни один сегмент не был поврежден.
Универсальная природа ДНК означает, что таким образом можно хранить не только музыку. Другая информация, которую ученые превратили в генетику, включала фильм, компьютерный вирус и даже целую компьютерную операционную систему.
Плотность такой системы позволит в один прекрасный день сохранить все данные Земли в одной комнате. При определенных условиях генетические файлы могут храниться тысячелетиями.
ДНК может взламывать компьютеры
На первый взгляд может показаться, что этот заголовок взят из фабулы фильма про шпионов. Но в 2017 году ученые в Университете Вашингтона взяли вредоносное ПО и закодировали его в синтетических основаниях ДНК.
Скачок от биологического к цифровому произошел, когда компьютер секвенировал цепочку. Когда программное обеспечение изменило комбинации A, C, G и T, превратив их обратно в компьютерный код, вирус был выпущен и предоставил ученым полноценный удаленный доступ к компьютеру. Хотя такого рода взломы не используются в настоящее время, они будут, дайте им время.