Om du tycker att det ser svårt ut med normalstor tråd, tänk dig att försöka sy en liten DNA -sträng. Lee Strickland/Getty Images Vi klandrar dig inte för att du vill göra DNA till ditt syprojekt. Trots allt, DNA utgör vår genetiska kod och, som sådan, den har en enorm biologisk kraft. Det berättar för våra celler vad de ska göra. När vi växer två fot, i motsats till att säga, två flippers, det beror på att våra celler följer instruktionerna som är kodade i vårt DNA. Och när vi utvecklar tumörer, våra celler följer DNA:s instruktioner, för.
Vad händer om du kan ändra din genetiska kod? Tänk om det var lika enkelt som quiltning? Kan du kombinera den "långa" koden med den "mörka och stiliga" koden, gör dig lång, mörk och stilig?
Svaret är ett rungande "nej" av flera skäl. Först, lika smarta som genetiker är, de har fortfarande inte identifierat de flesta gener som gör oss långa, mörk och stilig. Andra, när vi växer bortom att vara en boll av några celler tidigt i utvecklingen, det blir tekniskt mycket svårt att förändra DNA:t i alla våra celler. Hos vuxna, som skulle kräva pyssel med cirka 100 biljoner celler [källa:Boal].
Det finns ännu en brist i ditt projekt - den symaskinen. Om du försökte manipulera ditt DNA med en symaskin, du skulle krossa det. I genomsnitt, en symaskins nål är cirka 1 millimeter i diameter [källa:Schmetz]. En mänsklig kromosoms bredd är minst 500 gånger mindre [källa:Campbell et al.]. Dessutom, DNA är faktiskt ganska skört. Den tål inte mycket kraft utan att gå sönder. Faktiskt, om du hängde ett gem - ett som var 50 miljoner gånger lättare än kontorsvarianter - på slutet av DNA, du skulle bryta den [källa:Terao].
Så om du inte råkar vara en forskare som är skicklig inom genterapi, du har inte utrustning eller kunskap för att ändra ditt DNA. Men lyckligtvis gör dina celler det, och de syr ihop DNA varje dag utan din hjälp. Läs vidare för att lära dig mer om naturens symaskin.
DNA, syprojektet i fråga SMC Images/Getty Images Om du har läst hur celler fungerar, du vet att våra celler delar sig. Det är så vi upprätthåller oss själva, växa och reparera skador. Om du är vuxen, du kan bli förvånad över att veta att 2 miljoner celler i din benmärg delar sig varje sekund för att hålla tillräckligt med röda blodkroppar i ditt blod [källa:Becker].
Var och en av dina nya benmärgsceller ser ut och fungerar precis som den gamla. Varför? Eftersom de har samma genetiska instruktioner i form av DNA. De gamla cellerna gör stora ansträngningar för att kopiera sitt DNA och lämna det till de nya cellerna. Du kanske tror att det händer som att kopiera på en kopiator, där gamla celler behåller sitt gamla DNA, och nya celler får nytt DNA. Men det som händer istället är mer som att sy.
Om du kunde titta inuti en av dina gamla benmärgsceller, du skulle se att DNA är gjord av två trådar som "sys" ihop med kemiska bindningar. När cellen delar sig, ett "sax" -enzym, kallad helicase , river isär de två trådarna. Som små nålar, bindande proteiner håll isär de två trådarna. DNA -polymeras , ett enzym som är som den bästa skräddaren i staden, följer mallen för de gamla trådarna och syr i en ny sträng gjord av byggstenar i cellen. Efter att cellerna delades, var och en har "skräddarsytt" DNA gjord av en ny och en gammal sträng. DNA -replikation är en fantastisk och invecklad process som du kan lära dig mer om i hur DNA fungerar.
Nu när vi vet hur våra celler kapabelt och ständigt slutför denna process, låt oss se hur blivande sömmerska forskare jämför.
En schematisk bild av Doyles föreslagna maskin där W är bredd, L är längd, E är ett elektriskt fält, X är horisontell rörelse och Y är vertikal rörelse. Bild med tillstånd av Patrick Doyle, MIT Institutionen för kemiteknik Det kanske inte händer på en Singer symaskin komplett med fotpedal, men forskare "syr" ofta bitar av en organisms DNA till en annans. Resultatet kallas rekombinant eller " chimär " DNA , uppkallad efter chimärer, de mytiska varelserna som är del lejon, delvis get och delvis orm.
Ofta kommer forskare att sätta in mänskligt DNA i bakterie- eller jäst -DNA [källa:Tamarin]. Med lite extra teknik, bakterier och jäst kan ta upp det rekombinerade DNA:t och följa instruktionerna som om ingenting hände. Organismerna tillverkar sedan mänskliga proteiner. Processen har många tillämpningar inom forskning, industri och medicin. Just nu, bakterier och jäst gör enorma mängder humant insulin, som används för att behandla diabetiker [källor:Cold Spring Harbor National Laboratory, Eli Lilly].
Förutom att sy DNA, forskare rättar också till det. Vårt DNA lindas, lindad, lindad. För att studera det, du måste rätta till det. Ett populärt sätt är att fästa en pärla i vardera änden av DNA:t, plocka upp pärlorna med en laserstråle och dra försiktigt isär pärlorna, säger Patrick Doyle, professor i kemiteknik vid MIT.
Vad i världen gör forskare med rätat DNA? I hur epigenetik fungerar, du lär dig att omvärlden, och även våra föräldrars värld, kan påverka vilken av instruktionerna i våra gener som vår kropp följer. Miljön kan "prata" med våra celler genom molekyler som styr avläsningen av vårt DNA. Genom att räta ut DNA, eller åtminstone slingra upp det lite, forskare kan studera dessa ändringar. De kan se proteiner fästa kemikalier till vårt DNA eller slå på och av gener. En annan användning av pärltricket är att testa om läkemedel som är avsedda att binda till DNA kommer att fungera. Forskare kan känna om läkemedlet har bundit till DNA genom att mäta förändringar i spolens spänning [källa:Doyle].
Om du vill ha maskiner, ja - forskare bygger små apparater som inte syr men som rätar ut DNA. Doyle gör en i storleken på en frimärke som skickar DNA i en vätskeström genom en tratt, rätta till det. Det kan bli en del av en miljösensor som suger in organismer från luften och detekterar farliga mikrober genom deras DNA -sekvens. Vill du lägga Doyles enhet i källaren, bredvid din symaskin? Inte så snabbt:det är inte till salu, och det kostar mer än $ 10, 000 att göra.
Men enheten som vinner priset för att påminna om en DNA -symaskin bor i laboratorierna vid Kyoto University. Lite större än ett kreditkort, den använder också vätska för att skjuta runt DNA på ett chip. I ett papper från 2008 som publicerades i tidskriften Lab on a Chip, forskarna visade att de kunde fälla ut en kula jästkromosomer och, med flytande vätska och en liten krok, skala dem isär och fäst dem på stolpar. Sedan, låta kromosomerna vada upp igen, de lindade dem runt två spolar [källa:Terao]. Krokarna och spolarna mäter i miljondelar av en meter - tusentals kan passa på huvudet på en nål. Även om enheten inte har testats på mänskligt DNA, Doyle säger att den tekniska visningen av hantering lång, lätt brytbart DNA utan att bryta det var "ganska coolt". "Deras var ett smart sätt att ta tag i någon gammal stor DNA -sträng och flytta runt, " han säger.
Så du kan inte sy ihop DNA med en vanlig symaskin, men forskare kan manipulera DNA till vår fördel. Fortsätt läsa för att se vad andra forskare håller på med inom genetik.
Speciellt tackTack till Ponzy Lu vid University of Pennsylvania och Patrick Doyle på MIT för deras hjälp med denna artikel.
Relaterade artiklar om HowStuffWorks
Källor
