Slo-Tech - Kultno igro Doom iz leta 1993 - katere zadnjo skrivnost so razrešili šele pred petimi leti - so do danes preigrali milijoni, hkrati pa so jo številni razvijalci uspeli pognati na najrazličnejši strojni opremi. Pametne ure, računala, mikrovalovne pečice, simulacije (Minecraft, Excel) in celo testi nosečnosti - na vse te naprave so že uspeli spraviti Doom. Zato je ta teden veliko pozornosti požela vest, da Doom teče celo na bakterijah. Resnica je nekoliko bolj kompleksna, a nič manj zanimiva.

Zamisli o molekularnih računalnikih niso nove. Uporaba DNK za računanje ima že 30-letno zgodovino, a so trenutni prototipi izjemno počasni. Način, kako so pognali Doom na bakterijah, s temi poizkusi nima nič skupnega. Doktorska študentka bioinženirstva in sintetične biologije na MIT Lauren Ramlen je Doom prikazovala na zaslonu, ki ga sestavljajo bakterije.

Že leta 2020 je Christopher Voight z MIT-a pokazal, da je možno s celicami E. coli zgraditi zaslon, ki ima binarne pike (torej so pike enobarvne, vključene ali izključene). Celice torej delujejo kot vir svetlobe namesto klasičnih svetil. Nekatere celice namreč proizvajajo kemikalije, ki oddajajo svetlobo - flourescirajo. Pomislite na primer na kresničko.

Lauren Ramlen je nadgradila to...

Nature - Živa bitja na Zemlji za svoj genski zapis uporabljajo štiri organske baze: adenin (A), timin (T), citozin (C) in gvanin (G), ki se paroma povezujejo v istem zaporedju A-T, G-C. S temi štiri črkami abecede je možno zapisati vso raznolikost živega sveta. Genske besede se imenujejo kodoni in so dolge natanko tri črke, vsaka pa zapisuje eno izmed 20 proteinogenih aminokislin. Špekulacije o dodatnih črkah genske abecede so priljubljena tema znanstvenofantastične literature, a tudi v naravi obstajajo virusi, ki uporabljajo peto črko: Z.

Predzadnja številka revije Science je bila v večji meri posvečena prav tej anomaliji. Odkritje samega obstoja pete črke ni novo, saj so že v 70. letih sovjetski raziskovalci odkrili bakteriofag S-2L, ki je imel v DNK organsko bazo Z. Bakteriofagi so virusi, ki so specializirani za okužbo bakterij, kar je eden izmed pomembnih mehanizmov vzdrževanja ravnovesja v živem svetu. Baza Z ni skrajna eksotika, saj gre za 2-aminoadenin, torej ima adenin dodano...

Slo-Tech - Da smo v slabem letu dni dobili več cepiv za covid-19, se lahko zahvalimo hitri določitvi genskega zapisa novega koronavirusa (SARS-CoV-2). Cepiva so potem v resnici izdelali izjemno hitro, še hitreje, kot se zdi, saj so poleg poznavanja genoma virusa imeli že dobro razvite metode sinteze cepiv RNA. Tako je lahko levji delež enoletnega čakanja od pojava virusa do cepljenja odpadel na preizkušanje cepiv in klinične teste. Kako so torej razvozlali genski zapis virusa?

Informacije o novem koronavirusu so Kitajci prvikrat javno objavili 31. decembra (nekaj ur pozneje tudi v angleščini), 10. januarja pa je bil celoten genom virusa že znan. Kogar zanima, si ga lahko tudi pogleda, saj je javno objavljen (originalni članek v Nature). Postopku pravimo sekvenciranje. Z njim ugotovimo, v kakšnem zaporedju so baze (adenin, gvanin, citozin in timin/uracil) v genskem zapisu. Ker imamo slovar, torej katero aminokislino posamezna trojka, poimenovana kodon, zapisuje, lahko tako hitro določimo

New Scientist - Ameriški biokemiki so napravili računski stroj, ki uporablja DNK za korenjenje števil do vključno devetsto, in sicer z zanimivo rešitvijo izpisa, saj rezultate sporočajo fluorescentni označevalci.

Računski stroji, ki za hrambo in procesiranje podatkov uporabljajo molekule naravnega dednega materala - DNK, so poleg kvantnih druga veja računalnikov, s katerimi skušajo inženirji obiti omejitve obstoječih, klasičnih naprav. Deoksiribonukleinska kislina ta hip veliko obeta predvsem pri hrambi podatkov. Zelo je obstojna in se, tudi zaradi tridimenzionalne zgradbe, ponaša z visoko gostoto zapisa informacij: že pred osmimi leti je harvardski genetik George Church z ekipo v en gram DNK zapisal 700 terabajtov. Microsoft ima ambiciozen cilj že letos ponuditi prvo eksperimentalno shrambo podatkov v obliki DNK v oblaku. Lani je v tem oziru tako predstavil prvi stroj za avtomatizirano shranjevanje in branje molekul, ki pa je še vedno presneto počasen, saj je besedo "hello" shranjeval in bral...

Nature - Znanstveniki z Univerze Cambridge so napravili umetno verzijo bakterije Escherichie coli z modificiranim genskim zapisom, ki s štirimi milijoni baznih parov postavlja nov mejnik v gradnji sintetičnih organizmov.

Leta 2010 je ekipa Craiga Venterja sestavila prvi umeten živi organizem in spisala zgodovino. Odtlej se raziskovalci pri ustvarjanju sintetičnega življenja lotevajo predvsem vprašanja, zakaj je genski zapis tak, kot je, saj njegova sestava ni v vseh pogledih intuitivna. Znatni deli zapisa so pomnoženi, zaradi česar so lahko znanstveniki na primer prepolovili...

Nature - Abecedo življenja sestavljajo le štiri črke, ki so jih biokemiki nadeli imena A (adenin), C (citozin), G (gvanin) in T (timin). Molekule DNK vsebujejo le te štiri baze in to zadostuje, da opisujejo vso pestrost življenja na Zemlji. Sedaj pa so raziskovalci uspeli v bakterijo Escherichia coli vgraditi dve dodatni bazi, ki so ju poimenovali X in Y, ter bakterijo prisiliti v proizvodnjo novih proteinov. O dosežku pišejo v Nature, ki mu je posvetila tudi poljudni uvodnik.

Proteine, ki sestavljajo živa bitja, sestavlja dvajset aminokislin in nekaj zelo redke eksotike (selenocistein in v nekaterih primitivnih oblikah...

Slo-Tech - Kot je v navadi, oktobra izvemo, kdo bo prejel letošnje Nobelove nagrade. Začelo se je z nagrado za medicino, katere prejemnike so danes oznanili v Stockholmu. Nobelov odbor pri Karolinska Institutet se je odločil, da jo prejmejo ameriški genetiki Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash in Michael W. Young za odkritje molekularnih mehanizmov, ki uravnavajo bioritem oziroma notranjo biološko uro. Njihova odkritja pomagajo pojasniti, kako živa bitja prilagajajo svoj biološki ritem 24-urnemu ciklu dan-noč.

Ker se Zemlja okrog svoje osi zavrti v 24 urah, od česar je v povprečju slaba polovica teme, dobra polovica...

Slo-Tech - Raziskovalci z Univerze Washington v Seattlu so pokazali, da je mogoče v zaporedje DNK shraniti zlonamerno programsko opremo, ki se zažene na računalniku, ki sekvencira to zaporedje. Čeprav je ranljivost za zdaj še zelo teoretične narave in v praksi ni veliko možnosti, da bi jo zlorabili, so uspeli izdelati delujoč prikaz koncepta. Z napredkom raziskav o shranjevanju podatkov v DNK bo namreč tudi možnost zapisovanje računalniških virusov v DNK postala realen problem. V preteklosti so na primer znanstveniki v DNK že uspeli vgraditi sliko.

Koncept je v resnici zelo preprost. DNK je molekula, ki jo sestavljata dve verigi, ki sta zviti v vijačnico in sta zaradi vodikovih vezi med komplementarnimi baznimi pari zelo stabilni. V verigi nastopajo štiri baze (adenin, citozin, gvanin in timin),...

Slo-Tech - Ameriški raziskovalci iz univerze Temple so uspešno uničili DNK virusa HIV v genetski kodi miši. Pri postopku so uporabili tehnologijo spreminjanja genov (t.i. »gene editing«) poimenovano CRISPR. Oziroma po domače: znanstveniki so spremenili protein Cas9 tako, da prepozna DNK HIVa v celicah miši. Ko protein identificira sekvenco izloči encim, ki DNK dobesedno izreže iz celice. Znanstveniki ocenjujejo, da bi bilo potrebno očistiti le približno 20 odstotkov okuženih celic za uničenje virusa oziroma njegove sposobnosti repliciranja. Znanstveniki iz ekipe se sicer nadejajo, da bodo prve teste na ljudeh pričeli že leta 2020. Vendar ob tem priznavajo, da je pred njimi še veliko dela. Tudi pri razvoju tehnologije za...

Slo-Tech - Najvišje znanstveno odlikovanje za dosežke na področju kemije so si letos prislužili švedski biokemik in zdravnik Tomas Lindahl, ameriški kemik Paul L. Modrich in turški kemik Aziz Sancar. Nagrado bodo prejeli za svoje delo pri raziskavah mehanizmov za popravljanje DNK v celicah.

DNK je molekula, ki v vseh živih bitjih (z izjemo nekaterih retrovirusov) hrani vse dedne informacije, ki so potrebne za razvoj živega bitja. Vsaka celica ima v celičnem jedru (in malo še v mitohondrijih in kloroplastih) enako kopijo DNK, ki je pri...

Nature - Znanstveniki so uspeli ustvariti živo bakterijo, ki v svoji genetski kodi ne vsebuje le več štirih osnovnih črk (A, C, G, T), iz katerih je brez izjeme ustvarjeno vso življenje, ampak ima tudi črki X in Y, o čemer pišejo v novi številki Nature. Kot že tolikokrat doslej bomo pogledali, kaj ta revolucionaren dosežek pomeni, kaj obeta in hkrati razblinili nekaj neupravičenih strahov.

Osnove molekularne biologije so dobro znane že vrsto let. Deoksiribonukleinska kislina (DNK) je dolga molekula, v kateri ima vsak organizem zapisan svoj genetski načrt in edina prtljaga, ki jo prinesemo na ta svet. Njen skelet tvorijo molekule sladkorja s petimi ogljikovimi atomi (pentoza) 2-deoksiriboze v ciklični obliki, ki so med seboj povezane prek negativno nabitih fosfatnih skupin. Na vsak sladkor je pripeta še ena izmed štirih osnovnih dušikovih baz - adenin, citozin,...

Nature - Resničnost je po navadi bolj zanimiva od fikcije, kar se je zgodilo tudi to pot. Ekipa francoskih in ruskih raziskovalcev je v 30.000 let zamrznjenem permafrostu odkrila nov virus, ga odtalila in z njim okužila celice. Preden zaženete preplah, povejmo, da virus napada amebe in nam torej ni nevaren, je pa odkritje izjemno zanimivo.

Ali so virusi sploh živi, je odprto vprašanje in biologi se še niso poenotili. Razlog je izmuzljivost definicije živega, ki je še vedno zgolj opisna. Nesporno pa je, da gre pri virusih za do skrajnostni poenostavljene skupke nukleinskih kislin, ki običajno poleg...

ScienceDaily - Raziskovalci z japonskega Centra RIKEN za raziskovalno biologijo v Kobeju so uspeli uspešno klonirati isto miš skozi 25 generacij, poročajo v najnovejši številki revije Cell Stem Cell. Kloniranja so izvajali z istovrstnim postopkom, kot je bila leta 1996 ustvarjena ovca Dolly, le da so ga izpopolnili in odstranili nekaj pomanjkljivosti.

Dolly je bila velik uspeh, čeprav je imel postopek kloniranja nekaj pomanjkljivosti. Omenjena ovca je bila prvi sesalec, ki so ga uspeli klonirati s tehnologijo SCNT (prenos jedra somatskih celic). Ovci darovalki so odstranili somatsko (zrelo telesno, za razliko od spolnih) celico, iz nje izolirali jedro in ga vstavili v jajčece. Rodila se je Dolly, ki je bila popolna kopija ovce...

Technology Review - Ali je na Marsu življenje kdaj v zgodovini obstajalo, še ni zadovoljivo pojasnjeno. Roverji na Marsu poizkušajo odkriti vsaj posredne dokaze (ali protidokaze) za to podmeno, kot so tekoča voda, prisotnost enostavnih organskih spojin ipd. Mars je danes sicer opustel, a v preteklosti ni bilo vedno tako. Nekoč je po površju skoraj zagotovo tekla tekoča voda in tako nemogoče verjeti, da je v njej tudi kaj gomazelo.

Ameriški biolog in poslovnež Craig Venter iz podjetja Synthetic Genomics je napovedal drzno misijo oživljanja Marsovcev. Sestaviti želi napravo na iskanje in sekvenciranje DNK (to seveda na Zemlji že dolgo časa imamo), ki bi jo z enim prihodnjim roverjev poslal na Mars. Če bi tam kje našel ostanke DNK, kar ni tako nemogoče, saj je DNK...

Slo-Tech - Leta 2008 so v Veliki Britaniji dvema raziskovalnima skupinama dovolili izvajati raziskave, v katerih uporabljajo hibridne človeško-živalske zarodke. Univerza v Newcastlu in King's College v Londonu sta bili dovolj ugledni in z visokimi moralnimi standardi, da jima je HFEA (Human Fertilisation and Embryology Authority) izdala licenci po zakonu. Kasneje jo je dobila še Univerza Warwick. Daily Mail je ta teden objavil, da so do danes v Veliki Britaniji pripravili že več kot 150 hibridnih zarodkov, kar je po svetu sprožilo žolčne razprave o etičnosti takega početja, tudi v naših medijih.

Večina ljudi, ki sodelujejo v teh polemikah, tudi v občilih, si hibridne človeško-živalske zarodke predstavlja povsem napačno. Prepričani so, da bi ti zarodki zrasli v nekaj podobnega predstavitvi avstralske umetnice Patricie Piccinini....

Slo-Tech - Raziskovalci s The Craig Venter Instituta v ZDA poročajo o revolucionarnem dosežku, ki ga naši mediji v zadnjih dneh povzemajo kot ustvarjenje sintetične celice ali umetnega življenja. Opredelitev sintetična celica je za nepoučenega bralca zavajajoča, saj ne gre za biologijo psevdoorganskih silicijevih spojin ali celico s celično membrano iz umetnih materialov. Resnica je precej bolj biokemijska in manj spektakularna.

Genski zapis vseh živih bitij je kompaktno zapisan v dolgi molekuli, ki se imenuje deoksiribonukleinska kislina in je navita v kromosome. Molekula je biokopolimer...