Naukowcy wspierani przez Microsoft stworzyli pierwszy system, który może automatycznie przetłumaczyć informacje cyfrowe na kod genetyczny i odzyskać go ponownie.
Przechowywanie danych nie jest jedynym aspektem cyfrowego świata, w którym DNA może odgrywać większą rolę. Dzień przed opublikowaniem badań UW naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis ujawnili pierwszy program do przeprogramowywania DNA w gazecie Nature.
Wydawałoby się, że kod genetyczny człowieka, przynajmniej w swojej fundamentalnej postaci jest już zbadany i nie ma wątpliwości co do jego istoty i metod opisu. Okazuje się jednak, że sprawa nie została wciąż finalnie rozstrzygnięta i naukowcy wciąż dyskutują.
Uczono nas do tej pory, że słynna podwójna heliksa genomu składa się z czterech podstawowych białek: adeniny, tyminy, cytozyny i guaniny a ich kolejność to zbiór unikalnych informacji na temat tego jaką funkcję będzie pełnić dana komórka. Sumarycznie, DNA to genetyczny zapis wszystkich istot żywych.
Jednakże, zdaniem naukowców z Florydy, a konkretnie z ośrodka Foundation for Applied Molecular Evolution postuluje "podwojenie" dotychczas stosowanego zapisu DNA, czyli wprowadzenie do genetyki czterech nowych białek kodujących kod genetyczny.
Próba amerykańskich genetyków nie jest przy tym pierwszą już raz w 2014 inny zespół, tym razem ze Scripps Research Institute w Kalifornii postulowało dodanie dwóch białek a w 2017 z powodzeniem zmienili kod genetyczny bakterii.
Nowe rozwiązanie (zwane Hachi-moji DNA) wykorzystuje dwie nowe pary: S-B, P-Z, które ponadto łączone są wodorowymi więzami. Jeśli kierunek, w którym toczą się prace będzie kontynuowany być może już wkrótce naukowcy będą dysponowali znacznie większą ilością kombinacji genetycznych niż kiedykolwiek wcześniej, będzie to także otwierało nowe pole do badań i eksperymentów genetycznych.
Szkic przestępcy na podstawie niewielkiej próbki DNA? Technologia obecnie jest opracowywana przez holenderskich, amerykańskich i polskich naukowców kryminalistyki. To połączenie testów genetycznych i modelowania komputerowego umożliwiające stworzenie dokładnego szkicu.
Technologia na pewno zaciekawi archeologów, dzięki niej będzie można bardzo dokładnie określić wygląd na podstawie ludzkich szczątek. Po raz pierwszy zaprezentowane publicznie na początku 2010 roku , protokoły testów genetycznych znane jako fenotypowanie DNA sądowego (FDP) mogą przewidywać indywidualny kolor włosów i oczu w oparciu o analizę śladowych ilości DNA pozostawionych na miejscu zbrodni. Powstające pole zostało zainicjowane, aby badacze gromadzili informacje o podejrzanych i ofiarach w przypadkach, w których referencyjne DNA nie jest dostępne do porównania.
Jedna platforma FDP znana z wysokiego poziomu dokładności to HIrisPlex, stworzony przez naukowców z Erasmus MC University Medical Center w Holandii w 2014 roku. System najpierw wykorzystuje test DNA w celu poszukiwania specyficznych odmian genetycznych, zwanych SNP, w obrębie genów powiązanych z pigmentacją włosów i oczu. Wyniki można następnie wprowadzić do bezpłatnego narzędzia online, które oblicza, w jaki sposób SNP wchodzą w interakcje, aby wygenerować najbardziej prawdopodobne ubarwienie osoby. Ponieważ model jest otwarty, każde laboratorium z danymi testowymi SNP może je wykorzystać.
Chociaż inne systemy twierdzą, że również przewidują takie cechy, jak kształt twarzy lub wysokość, wyniki muszą być wykonane z przymrużeniem oka, ponieważ w tych cechach pośredniczą złożone interakcje w wielu genach, podczas gdy te, które określają brązowe włosy kontra blondynki są dość proste.
Do tej pory metody FDP do określania koloru skóry również były niewiarygodne.
Jak opisano w czasopiśmie Forensic Science International: Genetics , zespół odpowiedzialny za HIrisPlex wykazał, że ich zmodernizowany system, HIrisPlex-S, to FDP zdolny do równoczesnego wykrywania koloru włosów, oczu i skóry z próbek DNA.
"Wcześniej dostarczyliśmy organom ścigania i antropologom narzędzia DNA do koloru oczu i połączonego koloru oczu i włosów, ale kolor skóry był trudniejszy", powiedziała Susan Walsh, dyrektorka naukowa w oświadczeniu .
"Co ważne, bezpośrednio przewidujemy rzeczywisty kolor skóry podzielony na pięć podtypów - bardzo blady, blady, pośredni, ciemny i ciemny na czarny - przy użyciu markerów DNA z genów, które określają kolor skóry osoby. To nie jest to samo, co identyfikacja genetyczna pochodzenia. Możesz powiedzieć, że jest bardziej podobny do określenia koloru farby w sklepie z narzędziami niż do oznaczania rasy lub pochodzenia etnicznego "
Test HIrisPlex-S ocenia DNA pod kątem obecności 41 całkowitych SNP: 17 SNP związanych z koloryzacją skóry i SNP z 24 tęczówkami i pigmentacją włosów stosowanych w HIrisPlex, z których 19 również przyczynia się do koloru skóry. Obecność lub brak SNP są następnie wprowadzane do nowej wersji modelu komputerowego.
Podczas eksperymentów walidacyjnych Walsh i jej współpracownicy wykazali, że system nadaje się do analizy "symulowanych próbek kryminalistycznych kryminalistycznych, takich jak krew, nasienie, ślina, próbki DNA o zahamowanej ekspresji, próbki DNA o małej ilości dotyku (śladowe) i sztucznie zdegradowanego DNA próbki. "
"Jeśli ktoś pyta naocznego świadka, co widzieli, większość czasu wspomina kolor włosów i kolor skóry, a my wykorzystujemy genetykę do obiektywnego spojrzenia na to, co zobaczyli" - powiedział Walsh.
Półwysep Paracas leży u wybrzeży Ameryki Południowej na terenie Peru. W 1928 roku w trakcie badań wykopaliskowych prowadzonych w tym regionie pod przewodnictwem Julia Tello dokonano odkrycia grobowców w samym sercu pustyni. W jednym z najbardziej zagadkowych pochówków odnaleziono czaszki, które jak się okazuje nie są ludzkimi.
Czaszki mają około dwóch tysięcy lat. Odnaleziono je w 1928 roku, jednak dopiero w 2014 roku rozpoczęto dokładne nad nimi badania. Z wstępnych analiz wynika, że znalezione mitochondria DNA na czaszkach są dla ludzkości zupełnie nieznane, naukowcy stwierdzili, że nie pochodzą one od żadnego znanego na Ziemi stworzenia. Przeprowadzono kolejne testy i ku zdziwieniu wyniki wyszły ponownie równie kontrowersyjne.
Badania nad szczątkami prowadzone były niemalże nieustannie od momentu ich odnalezienia. Dotychczas sądzono, że wydłużony kształt czaszki spowodowany był celowym okaleczaniem jej kształu poprzez usztywnianie głowy za pomocą dwóch kawałków drewna i tkaniny. Inne naukowe wyjaśnienie dotyczące deformacji związane jest z bardzo żadką chorobą genetyczną Kraniosynostozą. Niestety, żadne z tych racjonalnych wyjaśnień nie tłumaczy ostatnich badań, które dosłownie wstrząsnęły światem archeologii. Trzy jednostki przeprowadzały badania, dwie na terenie Stanów Zjednoczonych, jedna w Kanadzie. Naukowcy otrzymali próbki pyły z kości i pozostałości włosów. Archeologom zależało na tym, aby kształt i wygląd czaszek nie spowodował nadmiernej sensacji.
.
W grobowcach znaleziono 300 czaszek. Archeolodzy żywo interesują się losami tych wykopalisk, ponieważ nigdzie indziej nie odnaleziono podobnych szczątków. Nigdy wcześniej medycyna nie zarejestrowała tak dużych deformacji czaszki.
Teorii na temat stworzenia człowieka jest bardzo wiele. Dla osób wierzących odpowiedź jest zawsze jedna. Dla świata nauki sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Coraz to nowe badania nad genomem ludzkim zaskakują świat. Tym razem wyniki badań naukowców z Human Genome Project na pewno zaskoczą nie jedną osobę.
Naukowcy są przekonani, że 97% niekodowanej części sekwencji kodu DNA jest nie mniejsza niż kod pozaziemskich istot.
Niekodowana sekwencja nazywana "junk DNA" została odkryta kilka lat temu, a ich funkcje są nieznane. Grupa naukowców rozpoczęła badania w 2003 roku w jej skład wchodzili programiści, matematycy, genetycy. Profesor Chang prowadzący całość badań twierdzi, że "junk DNA człowieka" został prawdopodobnie stworzony przez pozaziemskiego "programistę".
Od 2013 roku niektórzy naukowcy wierzą, że część ludzkiego DNA pochodzi od pozaziemskiej starożytnej cywilizacji. Co więcej według nich każdy z nas oddycha dzięki cząstce pozostawionej przez UFO.
Profesor Chang informuje, że teoria ewolucji jest całkowicie źle postrzegana. Według niego nie należy jej postrzegać schematycznie, rozważać ją należy na zasadach gry. Ciągły postęp technologiczny pozwoli nam zrozumieć jej zasady i przybliżyć się nieco do naszych "stwórców".
Kolejne informacje ze świata nauki mogą przynieść nieoczekiwany obrót.
W kodzie DNA może dojść do zmian wywołanych ważnym doświadczeniem, które następnie przekażemy kolejnym pokoleniom.
fot. Scientific American
Geny mogą przenosić pamięć i doświadczenia poprzednich pokoleń - tak wynika z badań opublikowanych niedawno przez pracowników Uniwerasytetu Medycznego w Atlancie. Podczas badań przeprowadzonych na myszach laboratoryjnych zauważono, że informacje dotyczące najbardziej traumatycznych i stresujących doświadczeń mogą być przekazywane kolejnym pokoleniom. Jak podają naukowcy może się to wiązać ze zmianami chemicznymi do jakich dochodzi w materiale DNA badanych zwierząt.
Rezultaty jakie uzyskano na myszach bardzo szybko przenosi się na ludzi - już teraz tworzone są teorie odnoszące się do tego jak powyższa zależność mogła wpływać na kondycję psychiczną człowieka. Zdaniem badaczy to odkrycie może być krokiem w kierunku skuteczniejszego wykrywania fobii i innych chorób psychicznych, ale też tłumaczyć wrodzony wielu ludziom lęk np. przed pająkami czy wężami.
Może to być również krok ku zrozumieniu jak poszczególne informacje są przekazywane przez DNA - mając świadomość kiedy doszło do zmiany w godzie genetycznym będzie można znaleźć miejsce odpowiedzialne za dziedziczenie tej informacji i tym samym dokładnie zdefiniować gdzie mieszczą się informacje odpowiadające na przykład za źródła naszego instynktowego strachu.
Mamy zatem do czynienia z kolejnym odkryciem, które może mieć ogromny wpływ na genom człowieka. Czy może też być krokiem do powstania nowego, lepszego niczego nie bojącego się człowieka?
Na początku tego miesiąca, Sąd Najwyższy w USA wydał orzeczenie stwierdzające, że czymś zupełnie legalnym jest gromadzenie wymazów DNA od osób aresztowanych (bez specjalnego nakazu). W uzasadnieniu sąd stwierdził, że "wymaz DNA należy do wspólnych procedur więziennych, takich jak np. odciski palców". Jakie konsekwencje orzeczenia czekają Amerykanów?
fot. dnaproject.co.za
Choć bazy danych DNA mogą wydawać się czymś zupełnie nowym, to w użyciu są już od dłuższego czasu. Jeszcze w 1988 roku każdy stan USA ustanowił bazę DNA przestępców celem szybkiego i precyzyjnego dopasowania skazanych pod kątem zebranych dowodów zbrodni.
Amerykańscy politycy spierają się, że z jednej strony pobieranie próbek DNA od przestępców rzeczywiście wpłynie na obniżenie poziomu przestępczości, jednak z drugiej strony taka baza zwiększy prawdopodobieństwo wydawania "pochopnych" wyroków (sąd mógłby orzekać niejako "na skróty" i jedynie powierzchownie badać sprawę).
Ostatnie badania pokazują jednak, że obawy krytyków mogą być uzasadnione. Raport sporządzony przez naukowców z Uniwersytetu w Wirginii wyraźnie pokazuje, że "prawdopodobieństwo recydywy jest aż o 23,4% wyższe dla osób, których profile znajdują się w policyjnej bazie DNA". Eksperci dodają, że powinniśmy być bardziej ostrożni co do tego, czy bazy danych DNA rzeczywiście wpływają na obniżenie przestępczości w dłuższej perspektywie.
Osobną, ale równie istotną kwestią w odniesieniu do baz danych DNA jest swoisty "zamach na naszą prywatność". Barry Steinhardt, dyrektor American Civil Liberties Union stwierdził w 2000 roku, że: "choć bazy danych DNA mogą być przydatne do identyfikacji przestępców, to jestem sceptyczny, że uda nam się odeprzeć pokusy, aby rozwinąć ich dalsze wykorzystanie".
Należy podkreślić, iż zaledwie w ciągu ostatnich dziesięciu lat Amerykanie przeszli od zbierania DNA tylko od skazanych za przestępstwa seksualne, aby teraz gromadzić je nawet od osób, które nie zostały skazane prawomocnym wyrokiem sądowym.
Bazy DNA są dodatkowo niebezpieczne, ponieważ stanowią pewnego rodzaju "dziennik", który pozwala na ujawnienie osobom trzecim m.in. predyspozycji do chorób lub innych informacji o głęboko osobistym charakterze. Poddana zatem zostaje w wątpliwość doniosłość ludzkiej wolności tak mocno postulowanej dziś przez państwa demokratyczne.
Czy Waszym zdaniem innej kraje mogą pójść za przykładem USA?
W 1997 roku dr Wayne Nathanson ostrzegał, że "terapia genowa może być podstępnie włączana do wszelakich zastosowań i doprowadzić do tzw. broni genów". Jej atutem miałoby być potencjalne wykorzystanie przeciwko konkretnym osobom, posiadającym "właściwą" strukturę genetyczną, która reagowałaby na użytą broń. Na czym polega trzymana w tajemnicy technologia?
fot. ww1.prweb.com
Dr Nathanson podkreślał, że "genetycznie oddziałujące substancje wykorzystywane są dziś nie tylko na polu walki w gazie czy aerozolu, ale także mogą być dodawane do dostaw wody, powodując nie tylko śmierć, ale bezpłodność czy wady wrodzone u wybranych grup społecznych". Jednak kilkadziesiąt lat przed głośnym ostrzeżeniem Nathansona, inny badacz alarmował, że "rząd USA ciężko pracuje, aby znaleźć etnicznie właściwą broń".
W artykule zatytułowanym "Ethnic Weapons" opublikowanym w "Przeglądzie Wojskowym" z 1970 roku, autor Carl A. Larson informuje o stanie technologii wspomagającej kontrolowanie określonych grup etnicznych za pomocą tajnej broni. Larson pisze: "Otoczeni chmurami tajemnicy, rządowi eksperci systematycznie poszukują nowych środków obezwładniających i modyfikujących nasze parametry genetyczne".
Początkowo Carl A. Larson uważał, że broń tego rodzaju ma mieć minimalne zastosowanie, z czasem jednak odszedł od tego poglądu i mówił o "tajnych działaniach w celu masowej zagłady". Larson kończy swój wywód stwierdzeniem, że "proces enzymatyczny właściwy do produkcji RNA był znany już od kilku lat, ale dopiero teraz zostały ujawnione czynniki, które regulują inicjację i specyfikę enzymów życia". "W ten sposób, nasze funkcje organizmu leżą gołe do ataku", dodaje badacz.
Genetycy utrzymują, że rozwój "broni etnicznej" jest rzeczywiście znacznie trudniejszy niż stworzenie tego samego narzędzia przeciwko konkretnej osobie. Różnice między grupami są znacznie mniejsze niż różnice pomiędzy jednostkami, a zatem stworzenie genetycznej broni dla głowy państwa czy prezydenta jest dużo mniej wymagające niż stworzenie takiej broni, która zagrażałaby całemu społeczeństwu.
Czy Waszym zdaniem broń genetyczna jest już wykorzystywana? I w jakich obszarach może być najchętniej wykorzystywana?
Skąd pochodzimy? To pytanie, które od tysiącleci nastręcza problemów naukowcom, teologom i filozofom. I nawet teraz, kiedy żyjemy w wieku technologii, wciąż nie mamy całkowitej pewności co do wysuwanych teorii. Obecnie możemy jedynie rozmnażać życie z już istniejących komórek.
Skąd pochodzimy? Nauka wciąż nie jest
w stanie podać nam jednoznacznej odpowiedzi
(fot. 2.bp.blogspot.com)
Jednym z problemów jest fakt, że żywe komórki są "trudne do wykonania". Nie chodzi tylko o ich złożone struktury, ale przede wszystkim łączenie ich ze sobą w taki sposób, aby wprawić w ruch cały system metaboliczny. A to już monumentalne zadanie.
W ostatnich latach pojawiły się kontrowersyjne koncepcje mówiące, że życie na Ziemi mogło powstać poza naszą planetą. Początkowo krytycy odrzucali taką możliwość. Swój sprzeciw argumentowali lodowatą próżnią przestrzeni i niską energią cieplną kosmicznego środowiska. Czynniki te powodują, że rozwój zaawansowanych komórek jest niezmiernie trudny.
Jednak najnowsze badania potwierdzają, że meteoryty zawierają związki organiczne. Choć są one bardzo proste, to nie ulega wątpliwości, że powstały w przestrzeni kosmicznej. Prace te pozostawiają otwartą furtkę dla możliwości, że życie (lub przynajmniej podstawowy materiał organiczny) być może przybyły do nas "z niebios".
W celu symulacji warunków panujących w kosmosie, naukowcy z University of Hawaii stworzyli ultrawysoką komorę próżniową. Stwierdzili, że proste związki po zaistnieniu odpowiednich czynników zaczęły tworzyć bardziej skomplikowane cząsteczki organiczne. Doktor Mathies podkreślił, że "to niezmiernie fascynujące, aby uznać, że najbardziej podstawowe biochemiczne cegiełki, które doprowadziły do życia na Ziemi, mogą mieć pozaziemskie pochodzenie. Nasze badania nie przeczą takiej możliwości".
Czy nauka słusznie twierdzi, że życie na Ziemi może pochodzić z kosmosu? Czy może tylko "szukamy po omacku"?
Futurystycznym i odległym może wydawać się "hacking DNA", którego celem nie będzie już tradycyjne łamanie systemów i programów komputerowych, ale naszego mózgu i docelowo naszych zachowań. To nie scenariusz filmu science fiction, ale realna możliwość. Już dziś bioinżynierowie i specjaliści od zabezpieczeń ostrzegają, że nadchodzi dzień, kiedy przestępcy i bioterroryści będą polować na "luki w naszym organizmie", a nie jak do tej pory miało to miejsce na luki w komputerach.
fot. dailygalaxy.com
W nieodległej przyszłości wirus będzie dążył do zainfekowania naszego mózgu i biologii ciała, a nie tylko komputera czy telefonu. Gdy komputer jest "zarażony" złośliwym oprogramowaniem lub wirusem, często wystarczy sformatować dysk twardy i problem znika. Przyszły scenariusz hackingu DNA rodzi dużo większe trudności i pytania: co w takiej sytuacji zrobić, czy można (jak w przypadku komputera) "sformatować" nasz mózg i nasze myśli?
Zdaniem eksperta, bioinżyniera Andrewa Hessela: "tak jak można spersonalizować swój komputer i urządzenia mobilne, postęp w biologii syntetycznej pozwala dziś hakerom DNA na spersonalizowanie biologii naszego organizmu. Korzystając z tzw. drukarki DNA, odpowiedni wzór genetyczny będziemy mogli zawrzeć w określonych medykamentach lub w powietrzu. Autorzy wirusa będą w stanie wywoływać u nas tym samym określone zachowania".
Zasady hackingu telefonów komórkowych i komputerów mają wiele wspólnego z funkcjonowaniem wirusów i bakterii w przyrodzie. Kiedy patrzymy na dzisiejszy świat komputerów, możemy dostrzec wszystkie "sztuczki", począwszy od spamu, a skończywszy na włamaniach do różnych systemów i manipulowanie nimi w dowolny sposób. I właśnie w tym eksperci widzą potencjał dla biologii, której atuty w zakresie genetyki, wirusów i bakterii będzie można używać w sposób bardzo podobny.
Kluczem jest uświadomienie sobie, że nasze ciało ma związek z rozmaitymi bakteriami i wirusami, które stale wysyłają określone chemikalia do naszego mózgu. Hipotetycznie możemy zarazić się wirusami, które manipulują naszym zachowaniem i wcale nie musimy nawet wiedzieć, że tak się dzieje (!). Rodzi to przestrzeń działań dla nowych form bioterroryzmu i tworzenia nigdy wcześniej nieznanych biotoksyn (co gorsza, są prawie niemożliwe do wykrycia, ponieważ mogą być dostosowane do genomu określonej osoby lub grupy).
Czy możemy bronić się przed hackingiem DNA? Badacze podkreślają, że tego typu zmiany w naszym organizmie będą bardzo trudne do wykrycia. Problem potęguje dodatkowo fakt, iż zdolność skonstruowania "odtrutki" będzie leżała po stronie autorów wirusa, gdyż tylko oni znają prawidłową kombinację zastosowanego DNA...
Jak Waszym zdaniem rysuje się przyszłość "łamania naszego umysłu"? Czy to narzędzie z czasem będzie wykorzystywane na szeroką skalę? A może już jest?
