Якщо інженери хочуть створити щось нанорозмірних - розміром з білок, антитіла або вірус - імітувати поведінку клітини було б хорошим початком, оскільки вони містять величезну кількість інформації в крихітному пакеті. Але зімітувати крихітну річ - вкрай складне завдання.
«Я звик вважати клітини справжніми маленькими роботами. Біологія запрограмувала природні клітини, але тепер інженери починають замислюватися про те, як створити штучні », - говорить Ерік Уїнфрі, професор інформатики, обчислень і нейтральних систем, а також біоінженер Калтеха.
«Ми хочемо запрограмувати щось розміром з мікрон, тонше за людську волосину, що зможе взаємодіяти з хімічної середовищем, а також виконувати спектр завдань, підвладних біологічним речам, але за нашими інструкціями».
Центральною проблемою біоінженерів на таких масштабах є те, що речі просто не працюють, як належить, хоча схеми начебто вірні. Невеликі колонії молекул просто не поводяться так само, як великі колонії таких же молекул.
ритмічний пульс
Рішенням команди вчених став генератор, що складається з невеликих синтетичних молекул ДНК, які активуються РНК-транскрипт і ферментами. Коли молекула ДНК активується іншими компонентами, створюється біологічна ланцюг. Ця схема працює в ритмічному пульсі протягом приблизно 15 годин, поки її хімічні реакції не сповільняться і, зрештою, не зупиняться.
Потім дослідники вирішили «розбити» генератор з однієї великої системи в експериментальній пробірці на багато невеликих генераторів.
Використовуючи підхід, розроблений Максиміліаном Вайцом і його колегами з Технічного університету Мюнхена і колишнім аспірантом Калтеха Елайзою Франко, вчені змішали водний розчин ДНК, РНК і ферментів, що входять до складу біохімічного генератора, з маслом і струшували, поки невеликі порції розчину, кожна з яких містила крихітний генератор, що не були ізольовані в краплях масла.
Якщо зразок вкрай малий
Коли активний великий зразок розчину, він флуоресціює в регулярному пульсі. Великі краплі поводяться так, як і весь розчин: діють окремо, але все ще узгоджено.
Але поведінка найдрібніших крапель менш послідовно, а їх імпульси швидко виходять з фази великих крапель.
Дослідники очікували, що різні краплі, особливо дрібні, будуть вести себе по-різному через ефект, відомого як динаміка стохастичною реакції. Окремі реакції, що становлять біохімічну схему, можуть відбуватися в різний час в різних частинах розчину.
Якщо зразок розчину досить великий, ефект усредняется, але якщо зразок дуже малий, відмінності в часі реакції збільшуються. Чутливість до розміру крапель може бути ще більш значною в залежності від характеру реакцій.
Як пояснив Уїнфрі, «якщо у вас є дві конкуруючі реакції, скажімо, x перетворюється в y або x перетворюється в z, кожна протікає з однієї і тієї ж швидкістю, в кінцевому підсумку в пробірці утворюється навпіл y і z. Але якщо у вас в краплі всього чотири молекули, швидше за все, всі вони перетворюються в y ».
Справа в шумі
У своїх експериментах на біохімічному генераторі Уїнфрі з колегами виявили, що це джерело шуму - динаміка стохастичною реакції - був відносно невеликим порівняно з джерелом шуму, який вони не передбачали: ефекти поділу.
Іншими словами, молекули, які були захоплені в кожній краплі, які не були однаковими. Деякі краплі спочатку мали більше молекул, деякі менше, і співвідношення між різними елементами також відрізнялося.
Таким чином, навіть до того, як різний час реакція може створити стохастическую динаміку, крихітні популяції молекул починають з різнорідними особливостями. Ці відмінності збільшуються в міру того, як протікає біохімічна реакція.
«Щоб змусити працювати штучні клітини, потрібно знати джерела шуму. Основною думкою у нас було те, що шум, з яким ми стикається, пов'язаний з випадковістю хімічних реакцій на таких масштабах. Але цей досвід навчив нас тому, що стохастична динаміка - це завдання наступного рівня. Щоб на нього вийти, нам потрібно з'ясувати, що робити з шумом поділу ».
Для Уїнфрі це дуже важке завдання: «Коли я програмую свій комп'ютер, я можу думати виключно в термінах детермінованих процесів. Але коли я намагаюся програмувати на молекулярних масштабах, мені потрібно думати в термінах ймовірностей і випадкових (стохастичних процесів) ».
Можливо, саме Уїнфрі стане першим творцем штучних клітин. Але для початку йому потрібно вирішити проблему випадковостей.
Чому складно створити штучну клітину? Ілля Хель
Ця статейка і розрахована на те, що ні хто нічого не зрозуміє. Почитав, почитав, ні хрена не зрозумів, але, начебто, все по розумному написано. =)
В цьому і полягають багато сучасних дослідження.
Ні коли не вийде у цих богозаменітелей створити щось живе. Чи не вийде тому, що без свідомості немає життя. Мало того свідомість будує плоть для себе і під себе, а зовсім не навпаки. Це як раковина і равлик. Богозаменітелей намагаються створити раковину, забуваючи про равлика. Звичайно, можна побудувати подобу черепашки, але це буде мертве виріб.
Без творця бога, немає бога)) Природа змогла за мільярди років, а людина тільки приблизно за 100 років вже зміг скільки відкрити. До речі точно довести, що свідомість є у інших тварин поки ніхто не може, хоча є живі організми у яких точно свідомості немає: амеби, рослини, проте без свідомості вони живуть.
Якраз навпаки, доведено наявність свідомості у рослин і інших дрібних організмів. А в індійській духовної традиції вважається, що навіть камені можуть мати свідомість (воно називається - Жіватма)
Жіватма - ізтінное "Я" кожної живої істоти.
Хахахаха ДОВЕСТИ Хахахаха
Ось тепер заходь на sci-hub, куди зливають статті провідних наукових журналів, і скидай мені статтю від туди якщо не зассал, з доказом! (Відправлено з iOS додатки Hi-News.ru)
До речі, філософія та релігія до наукового методу не відносяться так що засунь собі в жопу своїх індусів) (відправлено з iOS додатки Hi-News.ru)
Нинішня наука, багато в чому перевершує релігію своїми догмами, тільки вони називаються постулатами, але саме на цих постулатах будуються всі самі охоронювані теорії.
І ще. Не потрібно грубіянити, повірте, ваше хамство ображати не мені а Вас самих (про що я щиро шкодую).
Зате я зрозумів статтю і не вважаю що одноклітинні розумні на відміну від деяких охуенно-вихованих і освічених (гуманітаріїв) (відправлено з iOS додатки Hi-News.ru)
Ну, якщо вони нерозумні, як тоді вони змогли пережити вимерзлих динозаврів і інших мамонтів, як вони можуть каламуті народжувати і пристосовуватися в дії антибіотиків, яким чином вони, в кінцевому підсумку завжди беруть гору над самим іграх розумними жителями нашої планети.
Втім не все так розумні, як здаються собі =)
Охуітельно у тебе логіка: ти мені скажи чому предмети падають один на одного мільярди років якщо гравітація не розумна?
Жодна клітина не пережила жодного динозавра. Виживають просто нащадки яким пощастило більше. Якщо ти думаєш що для всіх навколо причина їх виживання залишається таємницею те ти глибоко помиляєшся. (Відправлено з iOS додатки Hi-News.ru)
Якщо для тебе немає таємниць, то я дуже радий за тебе. =)
А що гойдається моєї логіки, то це не моя логіка, так написано в Ведах і це підтверджує весь, оточуючий нас світ.
У нинішній неспокійно час все відчувають сильний стрес (падіння курсу рубля, складності на Україні, неприємності в сім'ї).
Але у мене є одне прохання, можна не грубіянити. Це не прикрашає Вас і псує весь діалог.
Це не моя логіка, так написано в Ведах.
І ще. Не потрібно грубіянити, повірте, ваше хамство ображати не мені а Вас самих (про що я щиро шкодую).
P.S.
Є така притча. Одного разу Будда прийшов в віддалену село, жителі якої стали його ображати і паплюжити нехорошими словами. Будда уважно слухав, але не виявляв жодної реакції. Нарешті, жителям самим це набридло і вони запитали його чому він ніяк не реагує на їх лайка. Будда відповів, що вони намагалися образити його, а він просто не брав ці образи (тобто Будда залишав ці образи самим жителям села, просто не приймаючи їх).