Dźwięki DNA i muzyka rockowa z powodu koronowirusa – naukowcom udało się to wszystko nagrać, a teraz każdy może tego słuchać
Muzyka z DNA. Jak to jest możliwe?
Mark Temple, medyczny biolog molekularny,badał nowe leki na raka: pozyskiwanie DNA z komórek, umieszczanie go w małych probówkach, a następnie dodawanie leku, aby zobaczyć, jak wchodzą w interakcje.
Przed wstrzyknięciem leku przejrzałkombinacje DNA na ekranie, aby zobaczyć, co może być najlepsze dla eksperymentu. Ale to długi proces. Temple zastanawiał się, czy istnieje łatwiejszy sposób na znalezienie wzorców w DNA.
„Zdałem sobie sprawę, że chcę usłyszeć, jak brzmi sekwencja danych. Połączenie obrazu i dźwięku to potężne narzędzie do analizy informacji” – powiedział Temple.
Stworzył własny system, dzięki któremuprzypisane notatki do różnych elementów DNA. Genom ludzki składa się z czterech różnych zasad, więc łatwo było zacząć od czterech nut, co zaowocowało małą melodią opartą na materiałach z probówek. Według niego ta sztuczka naprawdę pomogła lepiej identyfikować wzorce w sekwencjach i skuteczniej wybierać kombinacje DNA do użycia.
Czy ktoś inny przekształcił dane DNA w dźwięk?
Tak, Temple nie jest pierwszą osobą, która to robiwszedł. W ciągu ostatnich 40 lat badacze używali tej sztuczki do identyfikowania wzorców w DNA, a później zaczęli ją wykorzystywać do zupełnie innych celów.
Niektórzy naukowcy zamieniają takie dźwięki w piosenki,co według nich może stworzyć efekt terapeutyczny. Inni wyobrażają sobie przyszłość, w której dźwięki można modyfikować i przetwarzać w celu tworzenia nowych danych.
Pierwsze eksperymenty, w których naukowcyprzekształcanie danych biologicznych w dźwięk rozpoczęło się na początku lat 80. XX wieku. W Stanach Zjednoczonych David Diemer, który jest obecnie inżynierem na Uniwersytecie Kalifornijskim, powiedział, że rozmawiał z przyjacielem, kiedy po raz pierwszy zauważył, że trzy z czterech baz DNA odpowiadają pierwszym literom nut: A, G i C (odpowiednio do, sól i „la”).
Zaczął grać nuty na pianinie i dowiedział się, żeniektóre z tych kombinacji faktycznie reprezentują dwa akordy w skali muzycznej. Później zebrał kilku kolegów i na tej podstawie skomponował melodie. Rezultatem była kaseta o nazwie DNA Suite. Zawierał 30-minutowe nagranie muzyki opartej na genie ludzkiej insuliny i niektórych sekwencjach DNA bakterii.
Kompozytor Stuart Mitchell założył startupTwoja piosenka DNA, która wykorzystuje przetwarzanie dźwięku w celu przekształcenia informacji genetycznej danej osoby w spersonalizowaną melodię. Środowisko naukowe doszło więc do wniosku, że takie przetwarzanie może zostać wykorzystane do zupełnie innych celów.
Po co tworzyć muzykę z danych, jak jest przydatna?
Temple po swoim pierwszym eksperymenciestworzył własne oprogramowanie algorytmiczne, które wydobywa dźwięk z danych. Jego zdaniem powstała muzyka może zostać wykorzystana do udoskonalenia badań naukowych.
„Czasami mamy tysiące danych, które trudno w jakiś sposób przetworzyć. Ale jeśli wyciągniesz z tego dźwięk, możesz je przeanalizować na zupełnie innej płaszczyźnie” – powiedział Temple.
Mówił o badaniu, w którymnaukowcy z powodzeniem wykorzystali sygnały dźwiękowe elektrokardiografii do diagnozowania chorób serca: doświadczeni kardiolodzy mogli wykryć nieprawidłowości z 78-procentową dokładnością po krótkim szkoleniu w zakresie technik sonikacji.
Jak zrobić dźwięk z DNA?
Metoda Temple’a polega na tym, że wszyscyindywidualnej bazie DNA, czyli czterem elementom składowym ludzkiego genomu – A, C, T, G – przypisuje się notatkę. Następnie musisz wziąć następną parę zasad i dopasować ją do pozostałego zestawu.
Następnie Temple bierze trojaczki baz, które wDNA odpowiada za transformację aminokwasów, a także łączy je z nutami. Rezultatem są kombinacje nut, które można zinterpretować jako akordy. Według niego grane kolejno akordy tworzą muzykę.
Temple postanowił później stworzyć muzykę z tych dźwięków.Zauważył, że istnieje duża różnica między tym, czym jest melodia, a tylko dźwięcznymi danymi. Używanie dźwięku do reprezentowania danych jest podejściem empirycznym i naukowym. Muzyczne „nuty” oparte na DNA mogą być melodyjne dla ludzkiego ucha, ale nie brzmią jak piosenka grana w radiu.
Więc kiedy próbował przetworzyć RNAkoronawirusa, dodał warstwę perkusji i gitary, a jego przyjaciele-muzycy dograli do tego własną muzykę, aby zmienić wirusa w pełnoprawną muzykę rockową.
Jak dotąd nie ma wielu takich podejść.zwolenników, ale naukowcy mają nadzieję, że tak nietypowe podejście do transformacji danych przyciągnie do działań naukowych więcej uczniów i młodych profesjonalistów.
Czytaj więcej
Grawitacja i ciemna materia nie istnieją: najważniejsze w nowej pracy fizyków
Coś dziwnego dzieje się we Wszechświecie: jak wyjaśnić niespójności w stałej Hubble'a
Dlaczego tak naprawdę chcą anulować boloński system edukacji w Rosji?