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10 choses incroyables que les scientifiques ont faites avec de l'ADN pour la première fois
Le monde de l'ADN est comme le trou de lapin proverbial. Chaque étape apporte des découvertes merveilleusement nouvelles et même effrayantes. Plus les chercheurs explorent et maîtrisent les molécules de la vie, plus les exploits scientifiques deviennent étrangers.
Les lignes entre la biologie et la technologie s'estompent comme jamais auparavant, parfois pour le pire. Mais l'ADN apporte également des réponses simples à des maladies complexes, stocke le fichier impair et peut même dessiner le visage d'un criminel.
10 circuits vivants
Lorsque les scientifiques ont rêvé d’une nouvelle façon de regarder les molécules et les processus des cellules, une chose s’y est opposée. L'idée était de construire un dispositif ADN agissant comme un circuit pouvant être allumé et éteint. Le problème était que l'électricité devait actionner l'interrupteur.
Les chercheurs ont finalement résolu le problème lorsque des anthraquinones étaient prises en sandwich dans de petites portions d’ADN. Ce composé naturel était heureux de s'adapter à l'implantation et portait un trait spécial. Cela déclenche un événement appelé réactions redox.
Pendant le redox, les électrons chargent certaines molécules et en abandonnent d'autres. Le résultat est une impulsion électrique. Lorsqu'elles sont stimulées par une électrode, les anthraquinones font parfaitement l'affaire. Selon le nombre d'électrons capturés, les circuits s'arrêtaient ou conduisaient un courant.
Les commutateurs, mille fois plus fins qu'un seul cheveu, ouvrent la voie à des dispositifs moléculaires microscopiques. Des adaptations de ce code génétique modifié pourraient permettre d’étudier les réactions chimiques à l’intérieur des cellules d’une manière jamais vue auparavant, en mettant l’accent sur celles liées à la maladie.
9 Le coup d'ADN qui guérit la boiterie
Un cheval de course boiteux fait face à l'euthanasie, souvent avec une grande perte financière pour le propriétaire. C'est très courant chez les chevaux qui tombent ou vieillissent, mais les traitements conventionnels sont longs et ne garantissent pas la qualité de vie par la suite.
Récemment, ce problème redouté a été battu avec une simple seringue. Les scientifiques ont choisi deux gènes et les ont injectés dans les jambes de chevaux boiteux. Les résultats ont été époustouflants. Non seulement les blessures ont-elles guéri, mais après deux mois, les chevaux sont revenus sur la piste et ont pris part à la compétition.
Les gènes révolutionnaires VEGF164 et BMP2 ont été injectés directement dans les ligaments et les tendons endommagés. L'ADN a encouragé le développement de nouveaux vaisseaux sanguins, os et cartilages laissant les tissus comme neufs.
La thérapie n’est pas encore une option courante, mais promet de changer la donne, à la fois dans le monde vétérinaire et chez l’homme. Les chevaux testés sont restés dans un état optimal un an après avoir reçu les balles, suscitant l’espoir que le même type de récupération puisse un jour aider les personnes souffrant de blessures au tendon, aux ligaments et même à la colonne vertébrale.
8 Un crochet qui trouve des humains
L'arbre généalogique humain reste incomplet malgré des décennies de recherche. Les anthropologues ne peuvent étudier que ce qui est disponible et les premiers squelettes humains et autres hominidés sont peu nombreux. Cependant, une nouvelle technique peut maintenant retrouver un ADN ancien sans les corps.
La saleté a été collectée en Belgique, en Croatie, en France, en Russie et en Espagne et filtrée pour l'ADN humain. Pour augmenter les chances, les 85 échantillons provenaient de sites archéologiques âgés de 14 000 à 550 000 ans. Les tests ont ouvert un flot de gènes.
Dans une cuillerée à thé de sable, des milliards d'extraits d'ADN sont apparus. Les rhinocéros laineux, les mammouths, les ours des cavernes et les anciennes hyènes encombraient la recherche d’hominidés. Pour éliminer ce bruit génétique, les chercheurs sont allés à la pêche. Ils ont créé une sorte de crochet à partir de l'ADN mitochondrial moderne. Comme il appartenait à un être humain, le crochet ne soulevait que des ADN similaires provenant de gènes enchevêtrés.
Remarquablement, l'outil moléculaire a accroché des brins de Néandertal à des endroits où ni leurs os ni leurs outils n'avaient été retrouvés. Même l'ADN d'un ancêtre extrêmement rare, les Denisovans, est arrivé. La technique du crochet peut répondre aux questions de longue date sur les sites et les artefacts appartenant à l'homme ou à l'homme de Néandertal, et peut même trouver des hominidés complètement inconnus.
7 gènes de pinceau
Lorsque les scientifiques ont recherché l’ADN complexe situé derrière les ailes complexes des papillons, ils ont été surpris. Au lieu du réseau attendu de gènes, ils n'en ont trouvé que deux. Appelés WntA et optix, l’un se comporte comme un crayon dessinant les contours d’une image tandis que l’autre la colore.
Des études antérieures ont suspecté l'implication artistique du couple et que l'optix était lié au rouge et à l'orange. Cependant, leur influence exclusive ne s'est révélée que lorsque les scientifiques ont commencé à jouer avec ces «gènes du pinceau».
Lorsque WntA a été désactivé, l'ordre a disparu. Les lignes se sont estompées, les couleurs se sont mélangées et les motifs ont disparu. Désactiver optix était encore plus intéressant. Les papillons sont devenus gris ou noirs, même sur les parties du corps autres que les ailes.
Une anomalie inattendue s’est produite dans le cas du papillon buckeye commun. Des taches d'irisation bleue parsemaient les ailes là où il n'y en avait pas auparavant. Étant donné que l’irisation est un changement structurel des écailles des ailes, il a été démontré que Optix influence également la pigmentation au niveau physique.
Les deux gènes semblent également avoir été à l'origine de changements et de capacités évolutifs majeurs, notamment la mimique en tant que moyen de défense.
6 chirurgie sur des embryons
Dans le but de soigner un trouble sanguin dangereux, des scientifiques chinois ont créé des embryons humains en laboratoire. En 2017, le projet portait sur des embryons et des tissus clonés prélevés sur un patient atteint de bêta-thalassémie.
Comme beaucoup de maladies génétiques, la bêta-thalassémie est causée par un problème dans les bases de l'ADN d'une personne. Le code génétique humain comprend quatre bases: l'adénine, la cytosine, la guanine et la thymine (A, C, G et T). Ils contiennent tout le manuel pour former un humain et faire fonctionner le corps.
Une seule base anormale est appelée une mutation ponctuelle. Celles-ci ont été associées à deux tiers des maladies génétiques. Pour trouver la mutation ponctuelle de la bêta-thalassémie, les scientifiques ont numérisé les trois milliards de «lettres» du code génétique humain afin de déterminer le problème.
Il s’est avéré qu’il s’agissait d’un G. mal placé. Une technique appelée édition de base l’a remplacé par le A correct et a guéri la première maladie au niveau de l’ADN. À l'avenir, le système d'édition de base peut potentiellement donner des résultats positifs avec d'autres maladies héréditaires.
5 une peau sacrificielle
Les adorateurs du soleil pourront bientôt bronzer sans se soucier des dommages de la peau. Les rayons ultraviolets (UV) du Soleil peuvent détruire l’ADN et les risques de bronzage liés au cancer sont bien connus.
En 2017, les scientifiques ont eu une idée ingénieuse. Un écran solaire fabriqué à partir de l'ADN du sperme de saumon absorbe les dommages causés par les rayons UV presque comme s'il s'agissait d'une seconde peau. Plus la lumière du soleil est longue, plus ça marche. Ceux qui aiment rôtir pendant des heures n'ont pas à s'inquiéter de la peau déshydratée. Le film de poisson maintient l'humidité dans.
L'application, qui comprend de l'eau et de l'éthanol, pourrait avoir des utilisations plus larges que la simple protection solaire. Le matériau incolore pourrait être utilisé comme pansement d'urgence ou occasionnel. Sa nature cristalline permettrait également aux médecins de surveiller la guérison sans avoir à retirer le revêtement.
4 DNA peut contenir de la musique
Pour aider à résoudre le problème de stockage des informations dans le monde, les scientifiques se sont tournés vers l'ADN. Ils voulaient prouver qu'aucun autre support ne pouvait égaler sa capacité ou sa durabilité.
Récemment, deux spectacles musicaux - Smoke on the Water de Deep Purple et «Tutu» de Miles Davis - ont été choisis pour devenir des fichiers ADN. Leur code binaire, le langage numérique composé de 1 et de 0, a été converti en bases génétiques (A, C, G et T).
À leur tour, les bases ont été créées synthétiquement et agencées pour correspondre aux séquences binaires de la musique. Les chansons couvraient 140 Mo sur un disque dur. Mais après être devenus ADN, ils ont à peine fait une tache. Les fichiers ont été récupérés en inversant le processus et aucun segment n'a été corrompu.
La nature universelle de l'ADN signifie que plus que de la musique peut être stocké de cette manière. Parmi les autres informations que les chercheurs ont transformées en génétique, citons un film, un virus informatique et un système d'exploitation informatique complet.
La densité du système pourrait un jour contenir toutes les données de la Terre dans une seule pièce. Dans de bonnes conditions, les fichiers génétiques pourraient durer des millénaires.
3 Dessiner les visages des délinquants
Les criminels dont les informations génétiques sont stockées dans des bases de données ont raison de détester l’ADN qu’ils ont versé sur les lieux du crime. Un match peut rapidement les faire condamner. Un problème majeur concerne les délinquants sans antécédents judiciaires. Si une scène de crime est parsemée de gènes anonymes, les cas risquent de devenir froids.
Dans un geste novateur, une nouvelle technique médico-légale peut compiler le visage d'un délinquant en fonction de ses restes génétiques. Appelé phénotypage ADN, il peut indiquer aux enquêteurs la vraie couleur de ses cheveux, ses nuances de peau et ses yeux, son origine géographique et des détails plus fins tels que les taches de rousseur.
Il y a tellement de choses que les gènes peuvent révéler sur l'apparence physique de quelqu'un. Pour affiner la technique et obtenir plus de précision sur des éléments tels que les traits du visage, les visages et l'ADN des volontaires ont été numérisés. Le logiciel a ensuite recherché des liens entre leurs points génétiques et la forme des lignes de la mâchoire, des joues et du nez.
Les modèles identifiés permettent au phénotypage de fournir suffisamment d’informations pour compiler des photos numériques. D'un autre côté, il a également été utilisé pour ajouter plus de détails aux crânes de victimes non identifiées.
2 vol de gènes
Un organisme aquatique appelé le tardigrade a récemment poussé l'étrangeté génétique à un niveau supérieur. Le génome de la créature a été séquencé pour en savoir plus sur ses super capacités. Ces invertébrés microscopiques peuvent survivre dans l'espace, aux températures de point de congélation et d'ébullition, à une pression incroyable, aux radiations et à une décennie sans nourriture ni eau.
La raison pourrait être la capacité du tardigrade à voler des gènes d'autres formes de vie. Les animaux et les humains subissent ce processus, appelé transfert horizontal de gènes, principalement par le biais de virus. La plupart des espèces possèdent 1% d'ADN étranger, tandis que les tardigrades accumulent la plus grande charge jamais découverte - 17,5%.
Les 6 000 gènes braconnés, selon les estimations, appartenaient à des bactéries, des champignons, des plantes et des archées. Les tardigrades ont un mécanisme de survie où ils se dessèchent. Cela fracture leur ADN. Au cours de la réhydratation, le génome se réassemble et absorbe éventuellement des bits étrangers de cette manière.
Ceux qui ont été transmis à la génération suivante rendent les tardigrades plus difficiles. En particulier, les gènes bactériens sont plus résistants dans des conditions extrêmes que les gènes animaux. Une autre étude n'a révélé que 500 gènes volés, ce qui suggère que la surcharge de 6 000 pourrait être une contamination de l'échantillon. Malgré cela, le tardigrade change ce que nous savons de l'évolution et du patrimoine génétique.
1 ADN peut pirater des ordinateurs
Ce qui ressemble à une histoire de film très recherchée a été accompli dans la vraie vie: des scientifiques ont piraté un ordinateur en utilisant l'ADN. En 2017, l'Université de Washington a récupéré les logiciels malveillants et les a codés dans des bases d'ADN synthétique.
Le passage du biologique au numérique a eu lieu lorsqu'un ordinateur a séquencé le brin. Lorsque le logiciel a reconfiguré les combinaisons A, C, G et T en code informatique, le virus a été libéré et a permis aux chercheurs de contrôler entièrement à distance l'ordinateur. Bien que cette forme de piratage informatique ne soit pas utilisée pour le moment, cela ne pourrait être qu'une question de temps.
L’infection bizarre avait pour but de mettre en évidence l’inquiétude que le matériel de séquençage, en particulier celui qui utilise un logiciel à code source ouvert, soit vulnérable à de telles attaques.Étant donné que le séquençage de l'ADN et les bases de données génétiques revêtent une grande importance pour de nombreux domaines scientifiques, les logiciels malveillants diffusés de cette manière pourraient causer des dommages indicibles.