x0xu0008的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/x0xu0008

博文

DNA画笔 精选

已有 6763 次阅读 2013-5-25 04:49 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦| DNA, 画笔, 生死符, 未央花

   天龙八部里面虚竹用生死符,是逆运真气,化水为冰,当做暗器伤人因为真气千变万化,很难破解,叫人求生不得,求死不能,故名生死符。

       如果说冰是睡着的水,那么雪就是飞舞着的冰。小时候,每当一望无际,洋洋洒洒的雪花缓缓飘落的时候,总愿意伸出小手,去挽留其中一朵,任它在手中慢慢化去。那时候惊奇地发现,雪花是六角形的冰晶。后来知道雪花还有一个非常美的名字,叫做未央花。

       我觉得,虚竹的暗器生死符如果叫做意未央更脱俗雅致,而且既象冰之形,又有雪之魄,水之灵,还蕴含真气变化无穷的意思。

      固然是造物的杰作之一,可是大自然的创造何止千万,都是鬼斧神工。DNA的结构就是其中之一。DNA狭长的双螺旋进一步缠绕成超螺旋,再进一步折叠成染色体,将无数的遗传信息贮藏在狭小的结构之上。一个成人细胞核中DNA全部延展可以达到3米长,而细胞核的长度在3微米到10微米之间,也就是DNA折叠压缩了近千倍,就像曲折婉转,绵延千里的小溪,最后汇成方圆一里大的一个小湖一样。佛教大乘经典维摩诘所说经中提到过纳须弥于芥子,须弥山高八万四千由旬(1由旬约13公里)却能被菜籽容纳,最像DNA了。

      精美的设计常被称为巧夺天工。DNA虽然一度只是造物的专利,现在人们已经能够操作DNA,来制作简单的形状了。下面这些图形,就是用DNA作材料,让DNA自主生成的。看着这些简单而又有点稚嫩的图形,让人自然想起古代的壁画。先进的现代科技却给人以古老艺术的遐思,令人赞叹。

       那么,这些图形是如何做出来的呢?

      首先是用DNA构造基本图形。浴室的地板常常用小的瓷砖拼出不同的形状用来做上面复杂图形的DNA小瓷砖是这样做成的:合成含有42个碱基的单链DNA;让这些单链DNA彼此连接,就形成了DNA格子;平行的DNA格子互相依靠,一小块DNA瓷砖就初具规模了。单链的DNA彼此之间靠粘性末端就可以链接,而DNA格子之间,则靠磷酸盐团来起纽带作用。通过控制DNA彼此之间的链接,这些瓷砖可以形成不同的大小和规格,比如6×824×28这样的规格。另外,由于组成小瓷砖的是有弹性的DNA,还可以把这块小瓷砖揭起来,首尾相连,做成一个桶装的结构。

      其次是用DNA瓷砖组成更复杂的图形。由于DNA单链链接出来的结构天然就是矩形瓷砖,研究人员首先想用这个小瓷砖技术来制作最简单的图形:三角形。他们用铺瓷砖的方法把小瓷砖混合,希望弄个三角形,可是由于不同分子之间存在着多种相互作用,很难做出三角形。于是他们就改变其中一些小瓷砖中42个碱基的构成,这样,这些瓷砖就只能排列到外面,这样做出了三角形。后来,他们又研制了一个计算机程序,可以计算不同的碱基组成的小瓷砖的特性,这样,这些小瓷砖彼此就有了差别,可以构造不同的图形。

       这就有点像俄罗斯方块了:通过对DNA瓷砖的构成进行设计,让他们具有不同的亲和力,就像俄罗斯方框不同的形状;然后在反应中让它们随机组合,最终总是呈现出在力学上最稳定的结构,就像没有任何缝隙的俄罗斯方块。

      需要指出的是,通过这种技术产生的图形,主要是DNA分子自主形成的。尽管科学家们能够选择利用什么样的分子,并设计图案,但是最后完成创作的,是DNA本身,是它们根据各自的亲和力,随机碰撞,分离,在碰撞,最终实现完美的组合

      相信以后,利用这种技术能够做出更多更复杂的图形什么时候用这种技术来制作一幅蒙娜丽莎看看大自然和达芬奇哪个更厉害。这些图形古朴雅致,可是用来做艺术品,成本真的很高,不过以后有了成型的DNA材料和计算机设计程序,成本就会下降,那时,也许一项新的艺术形式就诞生了——DNA绘画那时候,您要没有个生物Ph.D学位,根本不好意思说自己是文艺青年。

      当然这种技术的应用绝不仅仅是构造几个图形,它有更为广阔的前途,比如生物分子成像,疾病早期检测,疾病防控等。通过对DNA大分子的控制,以后可能精确地捕捉特定的细胞,甚至蛋白,那样就可以治疗很多现在无法彻底治愈的疾病。

[1] Complex shapesself-assembled from single-stranded DNA tiles. Nature 2012; 485: 623–626.

[2] Three-dimensionalstructures self-assembled from DNA bricks. Science 2012; 338: 1177-1183.



https://blog.sciencenet.cn/blog-876720-693239.html

上一篇:男人避孕也疯狂
下一篇:大科学时代的小隐忧
收藏 IP: 136.165.158.*| 热度|

15 杨华磊 林中祥 徐大彬 林树海 曹聪 李云杰 刘洪 李伟钢 唐凌峰 梁爽 曹君君 胡洪涛 杨月琴 biofans zhoulangxiucai

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (6 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-4-26 12:07

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部