系统基于DNA的瓷砖可以体现了达尔文的进化论,提高对理解自然选择和材料开发新的可能性

“达尔文的“生存斗争”是如何发生在分子水平上还有待于开发的,写了伊迪丝听到最近,欧洲分子生物学实验室的总干事。1她谈论发展中更好的个分子级的生物的自然环境而不是他们在实验室里。但是另一种阅读她的评论是达尔文进化论的基本过程——复制、变异和选择,在单分子水平探讨不多。

当然,在生物基因突变的影响变得可见只在表型水平的选择压力。那里是一个复杂的世界分离遗传基因型突变后果他们的健康。但在病毒连接更直接,与SARS-CoV-2让我们痛苦地意识到的后果。普遍认为是达尔文的自然选择开始在更简单的分子实体,甚至单分子,提出在RNA世界生命的起源的假说。

模板化复制和单个dna片段像股指数增长第一次展示几十年前2并已也被观察到核糖核酸酶,可以显示变量之间的竞争。3这样一个过程才达尔文是否有突变和选择压力突变体之间的歧视。这两个功能已经被证明在合成Dbetway必威游戏下载大全NA结构,生产一个分子系统原型应该提供一个简单的和可调最小模型的“达尔文的“生存斗争”是如何发生的。”4

他的伟大洞见在于,DNA可以做多什么性质

这项新研究利用DNA纳米技术开创了纽约大学的Ned Seeman后期,谁死于12月——他是论文的合著者以及物理学家保罗•查金等。Seeman一次性:一个富有想象力的远见卓识,下面的生硬和直言不讳的举止是一个体贴和关心的人谁启发了伟大的朋友和学生的感情。5他的伟大洞见在于,DNA可以做多什么性质,它可以作为一个可编程的分子可能通过碱基配对自组装成各种结构和扩展数组。Seeman和其他人使用合成DNA链创建纳米框架、晶格、折纸模式和分子机器。6

在这些可能性,Seeman与埃里克Winfree在加州理工学院的发明,使DNA链折叠成“砖”,通过边缘链接成可编程阵列,体现一种计算,类似于“细胞自动机”首次提出Stanislas乌兰和约翰·冯·诺依曼。凑巧的是,冯·诺依曼自我复制的构思等假设的实体模型。Seeman,查金及其同事已经绕了一个圈子,确实显示,这种DNA瓷砖可以体现达尔文的复制和选择,在某种意义上说什么自然DNA基因组,但是通过不同的结构和原理。

研究人员已经建成早期的作品他们展示自我复制的瓷砖模式。7复制实体下面是二聚体中的每个组件是一个十字形的DNA瓷砖粘边的基地可以与其他瓷砖上的互补序列。结对是由一粒种子二聚体,可以模板其他二聚体的形成顶部和底部边缘。新二聚体成为联合通过共价连接组在紫外线的作用,和其他可以自己模板,产生越来越多的阶梯状带的双链DNA螺旋本身。二聚体可以被轻微变暖,完成复制周期。

计划显示了从A - b二聚体突变c - d二聚体在自我复制

来源:冯©2021周et al

AB二聚体可以自组装成一个丝带,但是当C和D单体,丝带可以形成一个CD突变,最终接管DNA瓷砖的人口

Seeman和同事先前的研究表明,这个指数复制也可以显示选择:有两个不同的物种的瓷砖,一个复制的速度在酸性条件下而其他在中性博士现在他们添加了达尔文进化论的其他元素:突变。以及“常规”(AB)二聚体,他们引入了另一个(CD) sticky-edge序列足够相似,他们可以模板。AB丝带增长可能产生一个CD突变和复制重复周期,后者甚至可能繁殖并接管人口,尽管它最初被播种的AB二聚体。研究人员指出,可以添加更多的突变类型,有不同的增长率和环境因素如pH值和温度敏感性,可以作为选择压力。这样的系统可以用于模型实验自然选择的基本特性——探索,说,变异率是否有限制的范围,将支持真正的达尔文进化论,理论上预期。betway必威游戏下载大全

但超过:纳米尺度上构建块可以被用来创建扩展材料系统——在二维的木筏,但其他人使用DNA结构建立在三维空间中。自然选择,不仅开辟了复制,可演化的工具材料——假定的领域的一个例子有生命的材料争取和利用生命系统的能力。Seeman的遗产可能只是刚刚开始。