Eadweard Muybridge là nhà tiên phong của cả điện ảnh sơ khai và quan sát khoa học. Đoạn clip biểu tượng về một con ngựa phi nước đại của ông đã nổi tiếng được sử dụng để đặt cược xem con vật có nhấc cả bốn móng lên khỏi mặt đất khi đang di chuyển hay không.
Hơn 130 năm sau bước đột phá này, Muybridge là trung tâm của một bước đột phá khác khi các nhà khoa học đã mã hóa thành công bộ phim mang tính biểu tượng này thành DNA của các tế bào sống. Kết quả là cái gọi là GIF hữu cơ và là bước đầu tiên mà các nhà nghiên cứu đề cập đến như một máy ghi phân tử, có thể tồn tại, quan sát và nắm bắt thông tin bên trong các tế bào sống.
cách đưa nhạc lên bài đăng trên instagram
Xem liên quan Mì ống thay đổi hình dạng tự mở gói trên đĩa của bạn Bộ não bắt đầu tự ăn khi không ngủ được Các nghiên cứu đáng lo ngại cho thấy công cụ chỉnh sửa gen gây tranh cãi CRISPR có thể làm phát sinh ung thư
Nhà khoa học thần kinh Seth Shipman, một nhà di truyền học tại Trường Y Harvard, giải thích rằng chúng tôi muốn biến các tế bào thành các nhà sử học. Chúng tôi hình dung một hệ thống bộ nhớ sinh học nhỏ hơn và linh hoạt hơn nhiều so với các công nghệ ngày nay, hệ thống này sẽ theo dõi nhiều sự kiện không bị xâm phạm theo thời gian.
Sử dụng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR, các nhà khoa học do Viện Y tế Quốc gia (NIH) tài trợ đã chứng minh rằng bất kỳ thông tin tuần tự tùy ý nào - không chỉ thông tin di truyền - đều có thể được mã hóa thành bộ gen. Đầu tiên, họ thực hiện điều này với một hình ảnh duy nhất, bàn tay con người và với sự trợ giúp của hệ thống phòng thủ miễn dịch của vi khuẩn.
đồng hồ cát có nghĩa là gì trên snapchat
(Ảnh trên: Bên trái là hình ảnh bàn tay người, được mã hóa thành nucleotide và được hệ thống thích nghi CRISPR-Cas ở vi khuẩn sống bắt giữ. Bên phải là hình ảnh sau nhiều thế hệ vi khuẩn phát triển, được phục hồi bằng cách giải trình tự bộ gen vi khuẩn . Tín dụng: Seth Shipman)
Khi vi khuẩn bị vi rút tấn công, các tế bào của vi khuẩn sẽ sản xuất ra các enzym để cắt và xử lý mã di truyền của vi rút. Nó làm điều này để ghi nhớ kẻ xâm lược, lấy một phần mã di truyền của vi rút và thêm nó vào bộ gen của chính nó, giống như đặt đầu vào pikes. Khi thời gian trôi qua, bộ gen của vi khuẩn phát triển, nhiều mã di truyền từ vi rút được thêm vào và nhiều đầu hơn được xếp chồng lên nhau.
Shipman và các đồng nghiệp của ông đã hack quá trình này bằng cách sử dụng hệ thống CRISPR. CRISPR-Cas9 là protein trong hệ thống miễn dịch của vi khuẩn có chức năng cắt mã di truyền của virus, trong khi Cas1 và Cas2 là protein chèn DNA của virus vào bộ gen. Điều quan trọng, những protein này bổ sung DNA theo thứ tự mà nó gặp phải, có nghĩa là các nhà khoa học có thể nuôi các sợi DNA tổng hợp của E.Coli, được thiết kế đặc biệt với thông tin tuần tự - sau đó có thể được giải mã và chuyển thành hình ảnh hoặc một chuỗi khung trong một hình ảnh động. Để biết thêm thông tin, hãy đọc phần giải thích đầy đủ của chúng tôi trên CRISPR.
Xem liên quan Mì ống thay đổi hình dạng tự mở gói trên đĩa của bạn Bộ não bắt đầu tự ăn khi không ngủ được Các nghiên cứu đáng lo ngại cho thấy công cụ chỉnh sửa gen gây tranh cãi CRISPR có thể làm phát sinh ung thư
Mặc dù việc mã hóa một đoạn phim ngắn thành DNA là rất ấn tượng, nhưng các nhà khoa học không có kế hoạch tạo ra một số loại ứng dụng Netflix ở cấp độ di động. Đoạn clip Muybridge nhằm mục đích cho thấy phạm vi của hệ thống CRISPR để biến các tế bào sống thành thiết bị ghi âm, lấy thông tin từ môi trường xung quanh chúng và lưu giữ một bản ghi tuần tự trong bộ gen của chúng. Điều này có thể được sử dụng trong mọi thứ, từ mô hình hóa bệnh tật đến giám sát mức độ ô nhiễm trong đất.
Một ứng dụng đặc biệt thú vị là thần kinh học. Shipman được đào tạo như một nhà thần kinh học và ông tin rằng công nghệ này có thể đóng một phần quan trọng trong cách các nhà nghiên cứu mở khóa những bí ẩn của não - bằng cách ghi lại hoạt động và sự phát triển của não từ bên trong não. Trong khi các kỹ thuật điện ảnh của Muybridge cho phép con người nhìn thấy những gì mắt người không thể nhận thấy, thì các máy ghi phân tử cũng có thể cho chúng ta cái nhìn sơ lược về những gì cho đến nay vẫn bị che giấu.
thanh menu windows 10 không phản hồi
Shipman cho biết chúng tôi muốn sử dụng các tế bào thần kinh để ghi lại lịch sử phân tử của não thông qua quá trình phát triển. Một máy ghi phân tử như vậy sẽ cho phép chúng ta cuối cùng thu thập dữ liệu từ mọi tế bào trong não cùng một lúc mà không cần truy cập, quan sát các tế bào trực tiếp hoặc phá vỡ hệ thống trích xuất vật liệu di truyền hoặc protein.
Trong khi Muybridge GIF là lần đầu tiên một bộ phim được mã hóa trong DNA của tế bào sống, các nhà khoa học khác đã xử lý mạch di truyền giống như các tệp ZIP hữu cơ. Vào tháng 3, một cặp nhà nghiên cứu tại Trung tâm Bộ gen New York đã công bố một báo cáo trong Khoa học tạp chí, mô tả chi tiết các phương pháp lưu trữ tệp nén trong phân tử DNA.
Với sự trợ giúp của một thuật toán để dịch các tệp thành mã nhị phân có thể được ánh xạ vào các cơ sở nucleotide của DNA, các nhà nghiên cứu đã có thể mã hóa tổng cộng sáu tệp: một bài báo học thuật năm 1948, một bảng Pioneer, một hệ điều hành, một virus, phim 1895Đến ga La Ciotat… Và một thẻ quà tặng Amazon trị giá $ 50.