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      研究人員'油漆'世界上最小的蒙娜麗莎
      
			
      
				2019-01-04 14:46:25
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      加州理工學(xué)院的一個(gè)科學(xué)家小組用DNA創(chuàng)造了最小的蒙娜麗莎版本。這項(xiàng)工作在自然雜志上發(fā)表的一篇論文中有所描述。
      

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      2006年，加州理工學(xué)院教授保羅·羅特蒙德(Paul Rothemund)開(kāi)發(fā)了一種稱(chēng)為“DNA折紙”的方法，將長(zhǎng)鏈DNA折疊成規(guī)定的形狀。
      

      現(xiàn)在，加州理工學(xué)院的研究員Lulu Qian博士及其同事已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種廉價(jià)的方法，通過(guò)這種方法，DNA折紙可以自組裝成具有完全可定制圖案的大型陣列，從而創(chuàng)建一種可以顯示任何圖像的畫(huà)布。
      

      作者解釋說(shuō)：“盡管DNA可能最有名的是編碼生物的遺傳信息，但該分子也是一種極好的化學(xué)構(gòu)建塊。”
      

      “單鏈DNA分子由稱(chēng)為核苷酸的較小分子組成 - 縮寫(xiě)為A，T，C和G - 以字符串或序列排列。”
      

      “單鏈DNA分子中的核苷酸可以與另一條單鏈的核苷酸鍵合形成雙鏈DNA，但核苷酸只能以非常特殊的方式結(jié)合：帶有T的A核苷酸或帶有G的C核苷酸。嚴(yán)格的基礎(chǔ)配對(duì)“規(guī)則”可以設(shè)計(jì)DNA折紙。“
      

      “為了制作一個(gè)單一的DNA折紙，只需要一條長(zhǎng)的單鏈DNA和許多較短的單鏈 - 稱(chēng)為釘書(shū)釘 - 設(shè)計(jì)用于綁定長(zhǎng)鏈上的多個(gè)指定位置。當(dāng)短釘和長(zhǎng)股在試管中組合時(shí)，釘將長(zhǎng)股的區(qū)域拉到一起，使其自身折疊成所需的形狀。
      

      “大型DNA帆布由許多較小的方形折紙磚組裝而成，就像把拼圖拼湊在一起一樣?？梢赃x擇性地將分子連接到釘上，以產(chǎn)生可以使用原子力顯微鏡觀察到的凸起圖案。“
      

      為了展示他們的方法，稱(chēng)為“分形組裝”，錢(qián)博士和合著者創(chuàng)造了世界上最小的萊昂納多達(dá)芬奇的蒙娜麗莎娛樂(lè)。
      

      他們解釋說(shuō)：“我們開(kāi)發(fā)的軟件可以拍攝蒙娜麗莎等圖像，將其分成小方塊，并確定構(gòu)成這些方塊所需的DNA序列。”
      

      “接下來(lái)，我們的挑戰(zhàn)是讓這些部分自組裝成一個(gè)重建蒙娜麗莎的上層建筑。”
      

      “我們可以制作每個(gè)具有獨(dú)特邊緣訂書(shū)釘?shù)拇纱u，這樣它們只能綁定到某些其他瓷磚并自組裝成上層建筑中的獨(dú)特位置，但是我們必須擁有數(shù)百個(gè)獨(dú)特的邊緣，這不僅非常這項(xiàng)研究的第一作者Grigory Tikhomirov博士說(shuō)，這種方法很難設(shè)計(jì)，但合成起來(lái)也非常昂貴。
      

      “我們只想使用少量不同的邊緣訂書(shū)釘，但仍能將所有瓷磚放在正確的位置。”
      

      “做到這一點(diǎn)的關(guān)鍵是分階段組裝瓷磚，比如組裝拼圖的小區(qū)域，然后組裝這些區(qū)域以制作更大的區(qū)域，最后將更大的區(qū)域放在一起，制作完成的拼圖。”
      

      “每個(gè)迷你拼圖使用相同的四個(gè)邊緣，但因?yàn)檫@些拼圖是分開(kāi)組裝的，所以沒(méi)有風(fēng)險(xiǎn)，例如角落拼貼在錯(cuò)誤的角落。”
      

      該團(tuán)隊(duì)的最終結(jié)構(gòu)比Rothemund教授在2006年設(shè)計(jì)的原始DNA折紙結(jié)構(gòu)大64倍。
      

      值得注意的是，由于相同邊緣相互作用的再循環(huán)，組裝這種DNA上層結(jié)構(gòu)所需的不同DNA鏈的數(shù)量與Rothemund教授的原始折紙大致相同。
      

      “這應(yīng)該使新方法同樣可以負(fù)擔(dān)得起，”錢(qián)博士指出。
      

      使用軟件工具和自動(dòng)液體處理技術(shù)，從DNA鏈中設(shè)計(jì)和組裝了幾種其他模式，包括真人大小的細(xì)菌肖像和細(xì)菌大小的公雞肖像。
      
			

			
        
      
			
      
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