Teilen Sie dies:
10 Unglaubliche Dinge, die Wissenschaftler zum ersten Mal mit DNA taten
Die Welt der DNA ist wie das Loch des sprichwörtlichen Kaninchens. Jeder Schritt bringt wundersame neue und sogar beängstigende Entdeckungen mit sich. Je mehr Forscher die Moleküle des Lebens erforschen und beherrschen, desto fremder werden die wissenschaftlichen Leistungen.
Linien zwischen Biologie und Technologie verschwimmen auf eine noch nie dagewesene Weise, manchmal zum Schlechten. DNA liefert aber auch einfache Antworten auf komplexe Krankheiten, speichert die ungeraden Dateien und kann sogar das Gesicht eines Verbrechers auf sich ziehen.
10 lebende Schaltungen
Als die Wissenschaftler davon träumten, die Moleküle und Prozesse der Zellen neuartig zu betrachten, stand ihnen eines im Wege. Die Idee war, ein DNA-Gerät zu bauen, das wie eine Schaltung wirkt, die ein- und ausgeschaltet werden kann. Das Problem war, dass der Schalter durch Elektrizität betätigt werden musste.
Die Forscher brachen das Problem schließlich auf, als Anthrachinone in kleine DNA-Abschnitte eingeschlossen wurden. Diese natürliche Verbindung passte sich gerne an die Implantation an und hatte ein besonderes Merkmal. Es löst ein Ereignis aus, das Redoxreaktionen genannt wird.
Beim Redox laden Elektronen bestimmte Moleküle auf, während sie andere aufgeben. Das Ergebnis ist ein elektrischer Impuls. Wenn sie mit einer Elektrodenspitze stimuliert wurden, erledigten Anthrachinone die Aufgabe perfekt. Abhängig von der Anzahl der erfassten Elektronen stoppten die Stromkreise oder leiteten einen Strom.
Die jeweils tausendfach dünneren Schalter als ein einzelnes Haar ebnen den Weg für mikroskopische molekulare Geräte. Anpassungen dieses veränderten genetischen Codes könnten es ermöglichen, chemische Reaktionen in Zellen auf eine noch nie dagewesene Weise zu untersuchen, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf den mit Krankheiten verbundenen Reaktionen liegt.
9 Der DNA-Schuss, der Lahmheit heilt
Ein lahmer Rennpferd steht vor der Sterbehilfe, was für den Besitzer oft mit einem finanziellen Verlust verbunden ist. Dies ist sehr häufig bei Pferden, die fallen oder älter werden, aber konventionelle Behandlungen sind lang und garantieren keine Lebensqualität danach.
Vor kurzem wurde dieses gefürchtete Thema mit einer einfachen Spritze besiegt. Die Wissenschaftler wählten zwei Gene und injizierten sie in die Beine von lahmen Pferden. Die Ergebnisse waren umwerfend. Die Verletzungen heilten nicht nur, sondern auch nach zwei Monaten waren die Pferde wieder auf der Strecke und fuhren wettbewerbsfähig.
Die revolutionären Gene VEGF164 und BMP2 wurden direkt in die geschädigten Bänder und Sehnen injiziert. Die DNA förderte die Entwicklung neuer Blutgefäße, Knochen und Knorpel, die Gewebe so gut wie neu hinterließen.
Die Therapie ist noch keine Mainstream-Option, verspricht jedoch sowohl in der Tierarztpraxis als auch beim Menschen ein grundlegender Wandel. Die Testpferde blieben ein Jahr nach dem Erhalt der Schüsse in Höchstform und weckten die Hoffnung, dass die gleiche Art der Erholung eines Tages Menschen mit Sehnen-, Bänder- und sogar Wirbelsäulenverletzungen helfen kann.
8 Ein Haken, der Menschen findet
Der Stammbaum des Menschen ist trotz jahrzehntelanger Forschung unvollständig. Anthropologen können nur untersuchen, was verfügbar ist, und frühe menschliche und andere Hominiden-Skelette sind wenige. Eine neue Technik kann jedoch alte DNA ohne Körper finden.
Schmutz wurde aus Belgien, Kroatien, Frankreich, Russland und Spanien gesammelt und nach menschlicher DNA gefiltert. Um die Chancen zu erhöhen, waren alle 85 Proben aus archäologischen Stätten mit einem Alter von 14.000 bis 550.000 Jahren. Die Tests öffneten eine Flut von Genen.
In einem Teelöffel Sand tauchten Billionen DNA-Schnipsel auf. Wollige Nashörner, Mammuts, Höhlenbären und uralte Hyänen störten die Suche nach Hominiden. Um dieses genetische Rauschen zu beseitigen, gingen die Forscher zum Angeln. Sie schufen eine Art Haken aus moderner mitochondrialer DNA. Da es einem Menschen gehörte, entfernte der Haken nur ähnliche DNA aus den verwickelten Genen.
Bemerkenswert ist, dass das molekulare Werkzeug Neandertaler-Stränge von Stellen erfasst hat, an denen weder Knochen noch Werkzeuge gefunden wurden. Sogar DNA von einem extrem seltenen Vorfahren, den Denisovans, tauchte auf. Die Hook-Technik kann langjährige Fragen darüber beantworten, welche Orte und Artefakte Menschen oder Neandertaler gehörten, und sogar völlig unbekannte Hominiden finden.
7 Pinselgene
Als die Wissenschaftler hinter den komplizierten Flügeln der Schmetterlinge nach der komplexen DNA suchten, waren sie überrascht. Anstelle des erwarteten Netzwerks von Genen fanden sie nur zwei. WntA und Optix genannt, benahm sich einer wie ein Wachsmalstift, der die Umrisse eines Bildes zeichnet, während der andere es einfärbte.
In früheren Studien wurde der Verdacht des künstlerischen Engagements des Paares und der Zusammenhang zwischen Optix und Rot und Orange vermutet. Ihr ausschließlicher Einfluss wurde jedoch erst sichtbar, als Wissenschaftler anfingen, mit diesen sogenannten „Paintbrush-Genen“ zu spielen.
Wenn WntA deaktiviert war, verschwand die Bestellung. Linien verdunkelten sich, Farben flossen ineinander und Muster verschwanden. Optix abzuschalten war noch interessanter. Schmetterlinge wurden grau oder schwarz, auch an anderen Körperteilen als den Flügeln.
Eine unerwartete Wendung trat bei dem gewöhnlichen Rosskastanienschmetterling auf. Blaue Flecken punktierten die Flügel, wo vorher keine waren. Da das Schirmen eine strukturelle Veränderung der Flügelschuppen ist, zeigte es, dass Optix die Pigmentierung auch auf physischer Ebene beeinflusst.
Beide Gene scheinen auch große evolutionäre Veränderungen und Fähigkeiten ausgelöst zu haben, darunter auch Mimikry als Verteidigung.
6 Chirurgie an Embryonen
Um eine gefährliche Blutkrankheit zu heilen, schufen chinesische Wissenschaftler im Labor menschliche Embryonen. Das Projekt umfasste 2017 geklonte Embryonen und Gewebe eines Patienten, der an Beta-Thalassämie litt.
Wie bei vielen genetischen Erkrankungen wird die Beta-Thalassämie durch eine Störung in den DNA-Basen einer Person verursacht. Der genetische Code des Menschen besteht aus vier Basen: Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin (A, C, G und T). Sie enthalten das gesamte Handbuch zum Formen eines Menschen und zum Laufen des Körpers.
Eine einzelne abnormale Basis wird als Punktmutation bezeichnet. Diese wurden mit zwei Dritteln genetischer Erkrankungen in Verbindung gebracht. Um die Punktmutation für Beta-Thalassämie zu finden, scannten die Wissenschaftler die drei Milliarden Buchstaben des genetischen Codes des Menschen, um das Problem zu finden.
Es stellte sich heraus, dass es sich dabei um ein falsches G handelte. Eine Technik, die als Basenbearbeitung bezeichnet wurde, ersetzte sie durch das korrekte A und heilte die erste Krankheit auf DNA-Ebene. In der Zukunft kann das Basis-Editor-System bei anderen Erbkrankheiten möglicherweise zu positiven Ergebnissen führen.
5 Eine Opferhaut
Sonnenanbeter können schon bald bräunen, ohne sich um Hautschäden zu kümmern. Ultraviolette (UV) Strahlen der Sonne können die DNA zerstören, und das Krebsrisiko beim Sonnenbaden ist bekannt.
Im Jahr 2017 hatten die Wissenschaftler eine geniale Idee. Ein Sonnenschutzmittel aus der DNA von Lachssperma absorbiert UV-Schäden fast wie eine zweite Haut. Je länger das Sonnenlicht, desto besser funktioniert es. Diejenigen, die stundenlang braten möchten, müssen sich auch keine Sorgen um dehydrierte Haut machen. Der Fischfilm hält die Feuchtigkeit in.
Die Anwendung, die Wasser und Ethanol einschließt, könnte weitaus mehr als nur ein Sonnenschutzmittel sein. Das farblose Material kann als Notfall- oder Gelegenheits-Wundverband verwendet werden. Seine kristalline Natur würde es Ärzten auch ermöglichen, die Heilung zu überwachen, ohne die Abdeckung entfernen zu müssen.
4 DNA kann Musik enthalten
Um das weltweite Problem der Informationsspeicherung zu lösen, wandten sich die Wissenschaftler an DNA. Sie wollten beweisen, dass kein anderes Medium mit seiner Kapazität oder Dauerhaftigkeit mithalten kann.
Vor kurzem wurden zwei musikalische Darbietungen - Deep Purple's "Smoke on the Water" und Miles Davis's "Tutu" - als DNA-Dateien ausgewählt. Ihr Binärcode, die digitale Sprache, bestehend aus 1 und 0, wurde in die genetischen Grundlagen (A, C, G und T) umgewandelt.
Die Basen wurden wiederum synthetisch erstellt und den binären Sequenzen der Musik angepasst. Die Songs deckten 140 MB auf einer Festplatte ab. Aber nachdem sie DNA geworden waren, machten sie kaum einen Fleck. Die Dateien wurden durch Umkehren des Prozesses abgerufen und kein Segment wurde beschädigt.
Die universelle Natur von DNA bedeutet, dass auf diese Weise nicht nur Musik gespeichert werden kann. Andere Informationen, die Forscher genetisch veränderten, waren ein Film, ein Computervirus und ein gesamtes Betriebssystem des Computers.
Die Dichte des Systems könnte eines Tages alle Erddaten in einem einzigen Raum speichern. Unter den richtigen Bedingungen könnten die genetischen Dateien Jahrtausende bestehen.
3 Zeichnen der Gesichter von Tätern
Kriminelle mit genetischen Informationen, die in Datenbanken gespeichert sind, haben Grund, die DNA, die sie an Tatorten vergießen, zu verabscheuen. Ein Match kann sie schnell verurteilen. Ein wichtiges Thema betrifft Straftäter ohne vorherige Aufzeichnungen. Wenn ein Tatort mit anonymen Genen besprüht wird, laufen die Fälle Gefahr, dass es zu Erkältungen kommt.
In einem wegweisenden Schritt kann eine neue forensische Technik das Gesicht eines Täters basierend auf seinen genetischen Überresten zusammenstellen. Die DNA-Phänotypisierung kann Ermittlern die tatsächliche Haarfarbe, den Augen- und Hautfarbton, die geografische Abstammung und feinere Details wie Sommersprossen mitteilen.
Es gibt nur so viel, dass Gene über das körperliche Erscheinungsbild eines Menschen verraten können. Um die Technik zu verfeinern und die Gesichtszüge und die DNA von Freiwilligen genauer zu beurteilen, wurden Gesichtszüge und DNA untersucht. Die Software suchte dann nach Verbindungen zwischen ihren genetischen Punkten und den Formen von Kinnlinien, Wangen und Nasen.
Die identifizierten Muster ermöglichten eine Phänotypisierung, die ausreichend Informationen liefert, um digitale Becheraufnahmen zu erstellen. Auf der anderen Seite wurde es auch verwendet, um den Schädeln nicht identifizierter Opfer mehr Details hinzuzufügen.
2 Gene Theft
Ein Wasserorganismus namens Tardigrade brachte kürzlich die genetische Verrücktheit auf die nächste Stufe. Das Genom der Kreatur wurde sequenziert, um mehr über ihre Superfähigkeiten zu erfahren. Diese mikroskopisch kleinen wirbellosen Tiere können Weltraum-, Gefrier- und Siedepunkttemperaturen, unglaublichen Druck, Strahlung und ein Jahrzehnt ohne Nahrung und Wasser überleben.
Der Grund könnte die Fähigkeit der Tardigrade sein, Gene aus anderen Lebensformen zu stehlen. Tiere und Menschen durchlaufen diesen Prozess, der als horizontaler Gentransfer bezeichnet wird, meistens durch Viren. Die meisten Arten haben 1% Fremd-DNA, während die Tardigrade mit 17,5 Prozent die größte jemals gefundene Last sammelt.
Die geschätzten 6.000 pochierten Gene gehörten zu Bakterien, Pilzen, Pflanzen und Archaeen. Die Tardigrades haben einen Überlebensmechanismus, bei dem sie sich selbst austrocknen. Dies bricht ihre DNA. Während der Rehydratisierung setzt sich das Genom wieder zusammen und absorbiert möglicherweise Fremdkörper auf diese Weise.
Diejenigen, die an die nächste Generation weitergegeben werden, machen die Tardigraden härter. Insbesondere bakterielle Gene sind unter extremen Bedingungen härter als tierische Gene. Eine andere Studie fand nur 500 gestohlene Gene, was darauf hindeutet, dass die Überladung von 6.000 eine Kontamination der Probe sein könnte. Trotzdem verändert die Tardigrade das, was wir über Evolution und genetische Vererbung wissen.
1 DNA kann Computer hacken
Was sich wie eine weit hergeholte Filmgeschichte anhört, wurde in der Praxis erreicht, als Wissenschaftler einen Computer mit DNA gehackt hatten. Im Jahr 2017 hat die University of Washington Malware in synthetische DNA-Basen verschlüsselt.
Der Sprung von biologischer zu digitaler Technik geschah, als ein Computer den Strang sequenzierte. Als die Software die A-, C-, G- und T-Kombinationen wieder in Computercode umwandelte, wurde der Virus freigesetzt und ermöglichte den Forschern die vollständige Fernsteuerung des Computers. Während diese Art von Hacking derzeit nicht verwendet wird, kann dies nur eine Frage der Zeit sein.
Der Zweck der bizarren Infektion bestand darin, die Besorgnis hervorzuheben, dass Sequenziergeräte, insbesondere solche, die Open-Source-Software verwenden, für solche Angriffe anfällig sind.Da DNA-Sequenzierung und genetische Datenbanken für viele wissenschaftliche Bereiche von großem Wert sind, kann die auf diese Weise gelieferte Malware ungeahnten Schaden anrichten.