Kokia informacija yra DNR
DNR yra nukleotidų seka. Jų yra tik keturi:
- adeninas,
- guaninas,
- Timinas,
- citozinas.
Norint koduoti informaciją, kiekvienam iš jų priskiriamas skaitmeninis kodas. Pavyzdžiui, timinas - 0, guaninas - 1, adeninas - 2, citozinas - 3.
Nukleotidų seka leidžia„užkoduoja“ informaciją apie skirtingus RNR tipus.Visi šie RNR tipai sintetinami DNR šablone, kopijuojant DNR seką į transkripcijos proceso metu susintetintą RNR seką ir dalyvauja baltymų biosintezėje (vertimo procese).
Be koduojančių sekų, ląstelių DNRyra sekos, atliekančios reguliavimo ir struktūrines funkcijas. Be to, eukariotų genome dažnai yra regionų, priklausančių „genetiniams parazitams“, pavyzdžiui, transposonai.
Kodavimas prasideda tuo, kad visos raidės,skaičiai ir vaizdai paverčiami dvejetainiu kodu, tai yra nulių ir vienetų seka, ir jie jau paverčiami nukleotidų seka, tai yra ketvirtiniu kodu.
Yra daug būdų skaityti DNR.Dažniausias metodas yra tas, kad DNR molekulių grandinė nukopijuojama naudojant pagrindus, kurių kiekviena turi spalvos ženklą. Tada labai jautrus detektorius skaito duomenis, o kompiuteris naudoja spalvas nukleotidų sekai atkurti.
Kaip nauja informacija atsiranda DNR
Tai atliekama naudojant CRISPR-Cas9 technologiją, dar vadinamą genetinėmis žirklėmis. Jis buvo sukurtas prieš aštuonerius metus ir 2020 m. buvo apdovanotas Nobelio chemijos premija.
Anksčiau informaciją reikėjo įrašyti ilgą laiką ir naudojant specialią įrangą. Tačiau Kolumbijos universiteto mokslininkų komanda šį procesą automatizavo.
Mums pavyko išmokyti ląsteles kalbėti su kompiuteriu elektroniniais signalais ir taip atsisiųsti informaciją iš bet kurios elektroninės laikmenos.
Harrisas Wangas, sistemų biologijos profesorius
Autoriai aiškina, kad verčia dvejetainiuskompiuterinę programą į elektrinius impulsus, kurie siunčiami į ląstelę. Jo paviršiuje yra receptorių, kurie suvokia šiuos signalus ir jau verčia juos į DNR kalbą, automatiškai sukurdami reikiamą genomo seką.
Dėl to prie DNR grandinės pridedama ši informacijavadinama priekaba arba papildoma dalis. Skirtingai nuo skaitmeninės kompiuterinės informacijos, tai yra genetinio kodo raidžių rinkinys, tai yra analoginis šifras, todėl mokslininkas šį segmentą lygina su magnetine juostele.
Transkripcijos faktoriaus STAT3 sąveika su DNR (parodyta kaip mėlyna spiralė)
Kiek informacijos galima įrašyti į DNR
Naudojant naujas darbuotojų technologijasKolumbijos universitetas sugebėjo užkoduoti ir nuskaityti 2,14 megabaitų informacijos. Galutinis fizinio įrašymo tankis buvo 215 000 000 gigabaitų vienam gramui nukleorūgšties.
Vienas B formos DNR spiralės posūkis yra maždaug 10 bazinių porų. Viena iš gijų bus užkoduota, nes antrasis visada yra nemokamas pirmajam.
Taigi yra 10 langelių, kurių kiekvienoje gali būti viena iš keturių raidžių:
- A,
- T,
- G,
- Ts.
Kai naudojamas ketvirtinis arba dvejetainisDNR koduojančios informacijos kodavimo tankis yra du bitai ląstelėje, tai yra 20 bitų viename spiralės posūkyje, kurios linijinis dydis yra maždaug 3,4 nanometro tūrio ~11 kubinių nanometrų yra tai, ką galima užrašyti.
Šiandien galima sukurti procesorius, kuriuose 1 bitas parašytas 10 nanometrų. Taigi DNR, remiantis tiesiniais matmenimis, galima įrašyti apie 60 kartų daugiau informacijos.
Kaip patikima yra įrašyti informaciją apie DNR
2017 metų kovą žurnalas „Science“ paskelbė amerikiečių mokslininkų straipsnį, kuriam pavyko įrašyti 2*1017 baitų viename grame DNR. Biologai pabrėžia, kad neprarado nė vieno baito.
Neabejotini informacijos apie DNR įrašymo privalumai yra didžiulis duomenų saugojimo tankis, taip pat nešiklio stabilumas - nors ir tik žemoje temperatūroje.
DNR informacija įrašoma trimačiu analoguforma, ir tai yra pati stabiliausia forma. Tokia forma duomenys gali būti saugomi šimtus tūkstančių ar net milijonus metų, sakė sistemų biologijos profesorius Harrisas Wangas.
Išvada
Nepaisant visų privalumų, įrašymo technologijainformacija apie DNR yra pradiniame jos kūrimo etape. Šiandien DNR sintezė išlieka labai brangi, todėl už DNR „flash drive“ įrašytų duomenų megabaitą teks pakloti apie 3,5 tūkst.
Mokslininkai dar turi sukurti technologijąautomatinis informacijos perdavimas iš DNR. Taip pat svarbu supaprastinti informacijos perdavimo iš kompiuterio į ląstelę būdą. Šiuo metu tam naudojamas elektronų srautas, tačiau ateityje jis gali būti pakeistas kažkuo kitu.
Pavyzdžiui, kintantis magnetinis laukas arba aplinkos temperatūra. Arba net įprastas šviesos spindulys - juk dauguma gyvų organizmų turi fotoreceptorius.
Skaityti daugiau:
Milžiniškas ledkalnis A74 susiduria su Antarktidos pakrante
Jungtinėse Valstijose rasta žuvis su žmogaus dantimis
Laukinės erkės Rusijoje bus specialiai išleistos kovai su kenkėjais