ДНК. Как много в этом слове для сердца гикова слилось...

топ 100 блогов lexpartizan09.04.2016 ДНК. Как много в этом слове для сердца гикова слилось...
Я не буду вдаваться в теории о том, что такое ДНК.
Неплохое описание опытов с ДНК для ознакомления и общего развития находится здесь:
https://geektimes.ru/post/48533/
https://geektimes.ru/post/48846/
https://geektimes.ru/post/52862/
https://geektimes.ru/post/264640/
https://geektimes.ru/post/137626/
Я же хочу рассказать о возможностях, которые даёт ДНК.

Наноассемблер.
ДНК имеет способность к самосборке в определённые, в том числе и 3х-мерные.
ДНК. Как много в этом слове для сердца гикова слилось...
ДНК. Как много в этом слове для сердца гикова слилось...
Данные структуры любой сможет запрограммировать в простом графическом опенсорс 3D-редакторе Cadnano и он выдаст необходимую последовательность ДНК, которая соберётся в заданную фигуру. Осталось только синтезировать последовательность и она соберётся сама. Да, вот так просто детские каляки-маляки в особом "пейнте" станут наноструктурой. И не надо быть профессором, чтобы слепить нанокролика. Достаточно ребёнка.
Отличнейшая статья по поводу сборки разнообразных структур из ДНК находится здесь:
https://geektimes.ru/post/185116/

Но можно создавать не только статические, но и динамические структуры.
Шагающего робота, например. Или разнообразные сундучки с химическими ключами.

Итак, с помощью ДНК можно легко и просто формировать любые трёхмерные структуры. Что нам это даёт?
Перед тем как самосборка индуцируется, нити ДНК могут быть присоединены к другим типам молекулярных подкомпонентов так, чтобы они оказались в специально отведенных местах с помощью нитей ДНК в процессе самосборки. А потом ДНК самособерётся и примет свою запрограммированную указанным выше способом, форму. Это позволит собирать наноструктуры уже не из ДНК, а из других материалов.

На этом принципе разрабатывается очередной Химпьютер Parabon Essemblix.
ДНК. Как много в этом слове для сердца гикова слилось...
Программное обеспечение позволяет ученым проектировать молекулы сложнейших соединений, используя библиотеку готовых функциональных компонентов, в которую можно так же заносить и новые компоненты собственной разработки. После оптимизации и предварительной обработки проекта, облачная суперкомпьютерная платформа Parabon Computation Grid разрабатывает последовательность молекулы синтетической ДНК, используя которую в специальном трехмерном принтере можно "собрать" спроектированную молекулу.
ДНК. Как много в этом слове для сердца гикова слилось...

Используя принцип самосборки учёные сделали из ДНК штамповочный пресс для золотых наночастиц.

А можно сделать графеновый чип. Научились делать графеновые ленты(проводники) и графеновые транзисторы.
Молекулы были обработаны раствором, содержащим одну из солей меди, что привело к поглощению молекулой ДНК ионов меди. После этого подготовленные молекулы ДНК были нагреты до высокой температуры в защитной газовой метановой среде. Воздействие высокой температуры привело к разложению молекулы ДНК и к тому, что оставшиеся атомы углерода, при участии меди в качестве катализатора, "собрались" в графеновые наноленты, повторяющие по форме форму изначальных молекул ДНК.
Процесс ещё не точен и часто вместо одноатомного графена получаются кучки атомов, но работы ведутся. Это позволит нам получить перспективные графеновые процессоры.

Впрочем, не прекращаются попытки сразу превратить ДНК в электронное устройство. Например, совсем недавно был получен самый маленький в мире диод. Да, из ДНК. И решают проблемы токопроводности ДНК. Есть успехи в создании электромеханического переключателя из ДНК.

Также перспективным выглядит лего-подход, где кристаллические наноструктуры собираются из ДНК-"кирпичиков"

ДНК-компьютер.
Да, ДНК позволяет выстраивать привычные логические схемы из привычных компьютерщикам логических элементов. Только из ДНК.
Однако, химические реакции, на которых работает ДНК, очень медленны. Время срабатывания каждого элемента схемы находится в диапазоне от 30 до 60 минут.
Ещё в 2011 году был создан первый компьютер из 74 цепочек ДНК, позволяющий вычислять квадратные корни(округляя до целого) от 1 до 15. Занимало это всего 10 часов.
А ещё в ДНК можно хранить информацию(удивительно, правда? Ведь для этого ДНК и существует).
ДНК. Как много в этом слове для сердца гикова слилось...
Да, пусть в одной молекуле ДНК много данных и не поместиться(что очень печалит нанороботов), зато в один грамм можно запихнуть кучу информации. В кварце она может храниться до миллиона лет(нет старения и химической деградации), а избыточное кодирование с коррекцией ошибок позволит избежать ошибок секвенирования(синтеза) при записи.
Один недостаток - ОЧЕНЬ медленный доступ к данным. Кстати, не далее, как вчера некрософтовцы выступали с докладом на эту тему.

ДНК. Как много в этом слове для сердца гикова слилось...
Дальнейшие исследования позволили записывать результат ДНК-решения... в саму ДНК.

Учёные продолжают копать тему биокомпьютера и даже создали простейшую нейронную сеть из ДНК. 40 нейронов давали ответ спустя 8 часов. Я ещё не говорил, что ДНК-компьютеры медленно считают?
И ДНК смогла даже обработать изображение(записанные в ДНК, то есть в неё же), разделить его на составляющие и записать в ДНК, то есть в себя же, результат. Что весьма недурно.
ДНК. Как много в этом слове для сердца гикова слилось...

Работы продолжаются, систематизируются и вот уже появился язык программирования ДНК Cello.

“Работая с бактериями, вы используете текстовый язык программирования точно так же, как программируете компьютер или микроконтроллер, но переводя текстовую информацию на язык нуклеиновых кислот – пояснил Кристофер Войт (Christopher Voigt), профессор Массачусетского технологического института. – Текст исходной программы превращается в последовательность ДНК, которая синтезируется любым из хорошо известных и доступных методов и помещается внутрь живой клетки”. Можно сказать, что модифицированные при помощи языка «Cello» бактерии в буквальном смысле превращаются в сложные системы, содержащие в составе “комплектации” датчики температуры, уровня освещенности, кислотности, уровня содержания кислорода и прочих параметров среды, окружающей бактерию, которые можно задавать искусственно по своему усмотрению.
Язык очень похож на язык программирование схем Verilog. Ученые собрали порядка 60 таких биологических схем, 45 из которых многократно отработали свои задачи в соответствии с программным предписанием. Проработка результатов первой серии тестов и устранение выявленных багов позволили в итоге довести процент корректно работающих схем до 95%.

Нанороботы
Язык программирования Cello + Cadnano = нанороботы же.
Вот оно, будущее!

Редактирование ДНК и разгон организма.
Конечно, мы сами состоим из ДНК и описываемся ДНК. А значит, мы можем себя целенаправленно менять или программировать.
Технология редактирования ДНК, о которой я уже писал, позволит нам не только лечить множество болезней, но и получить сверхчеловеческие способности.
Впрочем, с болезнями не всё так просто...СПИД пока не сдаётся.
Однако, интересно расширение возможностей организма с помощью ГМО.
Учёные щупают гены в поисках продления жизни. И кое-какие успехи есть. Но пока они не впечатляют. А вот старить организм научились неплохо. Впрочем, учёные продолжают искать эликсир молодости.
Можно различать больше цветов.
Можно нарастить мышцы
Можно изменить синтез жирных кислот в организме и стать вегетарианцем.
Находят гены счастья и депрессии, неверности, агрессивности и жестокости, лени, инфаркта, шизофрении и педерастии. И даже ген потенциального бессмертия. У русских надо поискать ген лицемерия и предательства.
Есть такой интересный сериальчик "Сверхлюди Стена Ли". Там показывают настоящих людей с настоящими сверхспособностями. Некоторые из них наверняка являются людьми с мутацией, которую неплохо бы вычислить.

Рефакторинг человека. Трансгуманизм.
ДНК человека представляет собой книгу записей эволюции. Но для человека прогресс остановил эволюцию. Медицина отменила естественный отбор.
И не все записи в этой книге одинаково полезны. А некоторые даже чрезвычайно вредны. В ДНК человека есть вирусы, спящие миллионы лет. 8% ДНК человека состоит из ретровирусов. Столько же, сколько и функциональная ДНК.
Самый известный ретровирус — это ВИЧ. Или Эбола. Ученые предполагают, что случаи заражения популяций с последующим наследованием части генома вируса могут служить источником мутаций в мозге, приводящих к самым различным (как положительным, так и отрицательным) последствиям для вида в целом. В частности, Фешотт предполагает, что возможна связь между древним внедрением вируса в ДНК человека и таким заболеванием, как шизофрения.
Подавляющее большинство из этих последовательностей являются геномными окаменелостями в состоянии упадка и не в состоянии производить инфекционные частицы. Однако некоторые ретровирусы были ассимилированы для выполнения физиологических функций в организме хозяина, например, чтобы обеспечить иммунитет. Эти одомашненные вирусные последовательности становятся частью генома хозяина. Они не могут производить инфекционные вирусные частицы, так как не имеют необходимых для этого генетических материалов. Однако группа вирусов HERV-K, которая потенциально способна к репликации, несмотря на возраст в миллионы лет. Таких вирусов у человека уже найдено 36 штук.
Учёные постоянно находят новые ретровирусы в ДНК человека.

В наследство от эволюции нам досталось куча ненужного и вредного хлама.
«Обыватель, как правило, думает, что каждый ген отвечает за что-то. Это не так, - говорит один из соавторов исследования профессор Крис Понтинг. - Лишь 8,2% генов имеют значение. Более того, даже из этих 8% только 1% играет важную роль, оставшиеся 7% - переключатели, которые контролируют работу того самого одного процента.
Но срач в научной среде о нужности и ненужности хлам-ДНК не прекращается.
И всё же есть те, кто сохранил гены в первозданной чистоте. Геном насекомоядной пузырчатки (Utricularia gibba), в отличие от подавляющего большинства геномов растений и животных, почти не содержит «мусорной» ДНК, а 97 процентов его последовательности занимают функциональные гены.
Даже упорядочивание генов смогло победить неизвестную болезнь 6-летнего мальчика.
Учёные обещают сделать этот процесс упорядочивания быстрым и дешёвым.

С одной стороны рефакторинг человека сделает его менее приспособленным( меньше кода - меньше мутаций), с другой стороны шансы на вредные мутации(рак) тоже заметно снижаются. Как и на возможность "пробуждения" ретровирусов в ходе очередной мутации. Так что вполне вероятен полный рефакторинг человеческого генома. А также, конечно, полный разгон организма. В конце-концов все хотят умного и здорового способного ребёнка. А глаза, так и быть, пусть будут мамины))

Искусственные существа.
Мы уже умеем искуcственно создавать жизнь. Но если мы действительно хотим померяться пиписьками с Господом Богом, то существа должны быть полностью синтетическими.
И тут пока наши успехи не так велики, но мы уже кое-что умеем.
Для начала ДНК может быть полимерной и состоять из большего количества оснований.

В 2010 году для оказания помощи иммунной системе живых организмов ученые разработали искусственные пластиковые антитела. Они использовали пластиковые наночастицы, размером всего в 1/50000 толщины человеческого волоса, которые в ранее проведенных экспериментах показали способность подражания поведению естественных антител. На этих наночастицах с помощью специальной технологии была отпечатана форма антигена Мелиттин (melittin), основного токсина, входящего в состав пчелиного яда. Получив отпечаток формы антигена, пластиковые антитела приобрели способность присоединяться к молекулам мелиттина, находящихся в крови, и поглощать их, нейтрализуя их действие, что было успешно испытано на грызунах.

В 2014 году исследователи из университета Radboud University Nijmegen, Нидерланды, произвели искусственную эукариотную клетку, клетку, в недрах которой находятся искусственные органеллы и внутри которой протекают биохимические реакции, аналогичные реакциям, протекающим в клетках живых организмов.

В 2015 году исследователи из Японии создали синтетические "протоклетки" из ДНК и белков, упакованных в липидах, жирных органических кислот, оболочка из которых подражает клеточной мембране. Эти сферические клетки еще не являются живыми, но в содержащейся в них ДНК имеется набор инструкций для их самостоятельного воспроизведения при условии совпадения ряда условий окружающей среды. Одним из этих условий является pH-фактор и изменения этого фактора побуждают протоклетку начать процесс деления. Главной проблемой, которую удалось преодолеть ученым, является обеспечение того, чтобы протоклетки, полученные в результате деления первой клетки, также могли самостоятельно продолжить деление. Для этого ученые разработали метод, позволяющий новым протоклеткам, получившимся в результате деления, объединятся с подобными структурами, находящимися в непосредственной близости. И этот метод сработал - таким образом ученым удалось вывести в лаборатории целых три поколения протоклеток.
Возможно, через пару десятков лет мы создадим настоящую пластиковую жизнь. С ДНК и прочим. А ещё через пару десятков лет уже будем с ними воевать. Или отправим их на Марс.

Опасности
ДНК, как серьёзная технология, таит в себе большие опасности не в тех руках.
Вполне возможно с её помощью "убить всех человеков". Или только негров. Или только потомков Чингисхана. Создать спроектированный вирус или ДНК-наноробота, который будет убивать тех, в ком обнаружит запрограммированные гены. Это мощнейшее оружие, которое становится всё доступнее даже не государствам, а энтузиастам. Иногда с нездоровой психикой.
А оборудование для изучение становится всё более доступным.

Даже появляются видео для домохозяек и хаутушки.
Сайты "сделай сам" публикуют инструкции по домашней сборке PCR - амплификаторов.
Разнообразные лаборатории на чипе.
Вполне возможно, что скоро появится ДНК-принтер. Тем более, если заложить размножение, то "напечатать" ДНК придётся только один раз. А массовое производство довольно быстро развивается.
Да и обеспечить безопасность с такой наноштукой, как ДНК, довольно непросто.
Команда китайских ученых обнаружила искусственные гены, являющиеся продуктами биологических и генетических лабораторий, в окружающей среде. Эти гены, устойчивые к воздействию антибиотиков, представляют собой так называемый генетический материал, который используется в генной инженерии. И, согласно данным издательства "Chemical & Engineering News", этот генный материал был обнаружен в водах всех шести китайских рек, которые были подвергнуты проверке.
Поэтому в таких опытах необходим убийственый выключатель, который не позволит таким организмам существовать за пределами лабораторий.

Оставить комментарий

Архив записей в блогах:
В этом ролике спецназ упоминает, что здание на Дубровке они знали, как свои пять пальцев. Это все благодаря тому, что у этого театрального центра есть брат-близнец на Калужской. Там все дни они и тренировались. Хоть какая-то пользя от Совка, занимавшегося типовым строительством. А ...
У консульства России в Нью-Йорке ВНЕЗАПНО пропала телефонная связь и интернет. Разом. Причём в один момент отключились десятки номеров. Что поделать, у них вдруг возникли какие-то неустановленные "технические трудности". Понять можно. Соединённые Штаты вошли в пике, причём оно только ...
Что будет, если в ракете, летящей со скоростью света, включить фары? ...
Давно было. Однажды, жарким-жарким летом. Попросили меня как-то раз вниз спуститься, из моего кабинета на четвертом этаже на первый - больного в доврачебном кабинете посмотреть, потому что пожилой человек, лет 70 с небольшим, вроде как "экстренный", и к нам подняться не в состоянии. Это ...
Атласная ленточка вместо шерстяного шарфа - это я здорово придумала, но ... мне было очень ХОЛОДНО! Так что, если захотите надеть что-то похожее, то не забудьте все-таки и теплый шарф набросить сверху :) У нас вообще в этом году очень холодная и снежная зима, так что мерзнем все вмест ...