Kāda informācija ir DNS
DNS ir nukleotīdu secība. Ir tikai četri no tiem:
- adenīns,
- guanīns,
- Timins,
- citozīns.
Lai kodētu informāciju, katram no tiem tiek piešķirts ciparu kods. Piemēram, timīns - 0, guanīns - 1, adenīns - 2, citozīns - 3.
Nukleotīdu secība ļauj“kodē” informāciju par dažādiem RNS veidiem.Visi šie RNS tipi tiek sintezēti uz DNS šablona, kopējot DNS sekvenci transkripcijas procesā sintezētā RNS secībā, un piedalās proteīnu biosintēzē (tulkošanas procesā).
Papildus kodēšanas secībām, šūnu DNSsatur secības, kas veic regulējošas un strukturālas funkcijas. Turklāt eikariotu genomā bieži ir reģioni, kas pieder "ģenētiskajiem parazītiem", piemēram, transpononi.
Kodēšana sākas ar faktu, ka visi burti,skaitļi un attēli tiek pārvērsti binārajā kodā, tas ir, nulles un vienības secībā, un tie jau tiek pārvērsti nukleotīdu secībā, tas ir, ceturkšņa kodā.
DNS lasīšanai ir daudz veidu.Visizplatītākā metode ir tāda, ka DNS molekulu ķēde tiek kopēta, izmantojot bāzes, no kurām katrai ir krāsas zīme. Tad ļoti jutīgs detektors nolasa datus, un dators izmanto krāsas, lai rekonstruētu nukleotīdu secību.
Kā jauna informācija parādās DNS
Tas tiek darīts, izmantojot CRISPR-Cas9 tehnoloģiju, ko sauc arī par ģenētiskajām šķērēm. Tas tika izstrādāts pirms astoņiem gadiem, un tam tika piešķirta 2020. gada Nobela prēmija ķīmijā.
Iepriekš bija nepieciešams ierakstīt informāciju ilgu laiku un ar speciāla aprīkojuma palīdzību. Tomēr Kolumbijas universitātes zinātnieku komanda ir automatizējusi šo procesu.
Mums izdevās iemācīt šūnām runāt ar datoru, izmantojot elektroniskos signālus, un tādējādi lejupielādēt informāciju no jebkura elektroniskā informācijas nesēja.
Hariss Vangs, sistēmu bioloģijas profesors
Autori paskaidro, ka viņi tulko binārodatorprogrammu elektriskajos impulsos, kas tiek nosūtīti uz šūnu. Uz tās virsmas ir receptori, kas uztver šos signālus un jau pārtulko tos DNS valodā, automātiski veidojot nepieciešamo genoma secību.
Rezultātā DNS ķēdei tiek pievienots sekojošaissauc par piekabi vai papildu gabalu. Atšķirībā no digitālās datora informācijas, tas ir ģenētiskā koda burtu kopums, tas ir, analogs šifrs, tāpēc zinātnieks salīdzina šo segmentu ar magnētisko lenti.
Transkripcijas faktora STAT3 mijiedarbība ar DNS (parādīta kā zila spirāle)
Cik daudz informācijas var ierakstīt DNS
Jaunu darbinieku tehnoloģiju izmantošanaKolumbijas universitāte spēja kodēt un nolasīt 2,14 megabaitus informācijas. Galīgais fiziskā ieraksta blīvums bija 215 000 000 gigabaitu uz gramu nukleīnskābes.
Viens B formas DNS spirāles pagrieziens ir aptuveni 10 bāzes pāri. Viens no pavedieniem būs kodēts, jo otrais vienmēr ir komplimentārs pirmajam.
Tādējādi ir 10 šūnas, no kurām katrā var būt viens no četriem burtiem:
- A,
- T,
- G,
- Ts.
Lietojot kvartāru vai bināruDNS kodētās informācijas kodēšanas blīvums ir divi biti uz šūnu, tas ir, 20 biti uz vienu spirāles apgriezienu, kuras lineārais izmērs ir aptuveni 3,4 nanometri. ~11 kubiknanometri ir tas, ko var pierakstīt.
Šodien ir iespējams izveidot procesorus, kuros 1 bits ir rakstīts 10 nanometros. Tādējādi DNS, pamatojoties uz lineārajiem izmēriem, ir iespējams ierakstīt aptuveni 60 reizes vairāk informācijas.
Cik uzticami ir ierakstīt informāciju par DNS
2017. gada martā žurnāls Science publicēja amerikāņu zinātnieku rakstu, kuriem izdevās ierakstīt 2*1017 baitus uz gramu DNS. Biologi uzsver, ka nav zaudējuši nevienu baitu.
Neapšaubāmas informācijas reģistrēšanas priekšrocības DNS ietver milzīgo datu uzglabāšanas blīvumu, kā arī nesēja stabilitāti - kaut arī tikai zemā temperatūrā.
DNS informācija tiek ierakstīta trīsdimensiju analogāformā, un šī ir visstabilākā forma. Šādā formā datus var glabāt simtiem tūkstošu vai pat miljonu gadu, sacīja sistēmu bioloģijas profesors Hariss Vans.
Secinājums
Neskatoties uz visām priekšrocībām, ierakstīšanas tehnoloģijainformācija par DNS ir tās izstrādes sākumposmā. Šodien DNS sintēze joprojām ir ļoti dārga, tāpēc par DNS “zibatmiņas diskā” ierakstītu datu megabaitu nāksies maksāt aptuveni 3,5 tūkstošus dolāru.
Zinātniekiem šī tehnoloģija vēl ir jāizstrādāautomātiska informācijas pārsūtīšana no DNS. Ir arī svarīgi vienkāršot veidu, kā informācija tiek pārsūtīta no datora uz šūnu. Pašlaik tas izmanto elektronu plūsmu, bet nākotnē to varētu aizstāt ar kaut ko citu.
Piemēram, mainīgs magnētiskais lauks vai apkārtējās vides temperatūra. Vai pat parasts gaismas stars - galu galā lielākajai daļai dzīvo organismu ir fotoreceptori.
Lasīt vairāk:
Milzīgais aisbergs A74 saduras ar Antarktīdas krastu
Amerikas Savienotajās Valstīs atrastas zivis ar cilvēka zobiem
Savvaļas ērces Krievijā tiks īpaši izlaistas kaitēkļu apkarošanai