เพลงวอลทซ์ที่ไพเราะสามารถนับได้ถึงสาม และตอนนี้ DNA ที่มนุษย์สร้างขึ้นก็สามารถทำได้เช่นกัน นักวิจัยได้สร้างชุดของยีนและใส่เข้าไปในเซลล์แบคทีเรีย ทำให้เซลล์สามารถนับเหตุการณ์ได้ ตัวนับใหม่นี้อาจทำให้เซลล์ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมมีการทำงานที่เป็นไปไม่ได้ก่อนหน้านี้ ทีมงานรายงานในวารสาร Science เมื่อวันที่ 29 พฤษภาคมอาจใช้ตัวนับเชิงวิศวกรรมเพื่อตรวจสอบสารพิษในสิ่งแวดล้อมหรือติดตามจำนวนครั้งที่เซลล์แบ่งตัว ระบบสามารถตั้งโปรแกรมให้ทำลายเซลล์ที่เก็บเซลล์ไว้ได้หลังจากเหตุการณ์จำนวนหนึ่ง
“นี่เป็นตัวอย่างแรกของเคาน์เตอร์สังเคราะห์ในภาคสนาม”
คริสตินา สโมลเก้ วิศวกรชีวภาพแห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดและผู้เขียนคำอธิบายที่ตีพิมพ์ในวารสารScience ฉบับเดียวกัน กล่าว แม้ว่าตัวนับใหม่เหล่านี้จะเรียบง่าย แต่ “ขั้นตอนแรกคือการสร้างเฟรมเวิร์ก ขั้นตอนต่อไปคือ เราจะเริ่มปรับแต่งสิ่งเหล่านี้ให้ตอบสนองต่อสิ่งที่เกี่ยวข้องได้อย่างไร มีสถานที่มากมายที่จะใช้สิ่งนี้”
งานวิจัยชิ้นใหม่นี้เพิ่มเครื่องมือให้กับสาขาชีววิทยาสังเคราะห์ที่กำลังเติบโต ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ออกแบบระบบทางชีววิทยา เช่น ดีเอ็นเอ เพื่อสร้างความสามารถใหม่ โมเลกุลของ DNA ได้รับการออกแบบให้ควบคุมกิจกรรมบางอย่างในเซลล์ และดังนั้นสามารถตอบสนองต่อสัญญาณเฉพาะและเริ่มและยุติการผลิตโปรตีนได้ นับตั้งแต่สนามนี้ถือกำเนิดขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1970 นักวิทยาศาสตร์ได้สร้าง “ชิ้นส่วน” ของเซลล์เทียมที่สามารถใช้ในการดัดแปลงสิ่งมีชีวิตหรือแม้แต่สร้างชิ้นส่วนสังเคราะห์ง่ายๆ ตั้งแต่เริ่มต้น ตัวอย่างเช่น การประกอบชิ้นส่วนที่ถูกต้องในลำดับที่ถูกต้องอาจทำให้แบคทีเรียที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมสามารถผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพหรือกินสารพิษในบริเวณที่เป็นมลพิษในสิ่งแวดล้อมได้
เจมส์ คอลลินส์ ผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า แรงจูงใจที่แข็งแกร่งในการพัฒนาระบบที่สามารถนับจำนวนได้ กังวลเกี่ยวกับการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตดัดแปลงพันธุกรรมในสิ่งแวดล้อม
“สิ่งนี้มาจากความกังวลที่เพิ่มขึ้นว่าเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้
อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมหรือร่างกายมนุษย์ คุณคงกังวลว่าสิ่งเหล่านี้จะคงอยู่ไปอีกนานแค่ไหน” คอลลินส์แห่งมหาวิทยาลัยบอสตันกล่าว สิ่งมีชีวิตที่มีความสามารถในการนับสามารถตั้งโปรแกรมให้ฆ่าตัวตายได้หลังจากการแบ่งเซลล์หรือวงจรกลางวันและกลางคืนตามจำนวนที่กำหนด สวิตช์ฆ่าในตัวนี้อาจให้การควบคุมการแพร่กระจายของยีนที่นำเข้าไปสู่สิ่งมีชีวิตตามธรรมชาติในระดับที่สูงกว่า
ตัวนับเหล่านี้อาศัยการประกอบเครื่องมือทางพันธุกรรมที่เรียบง่ายขึ้น Collins และทีมงานของเขาได้สร้าง “สวิตช์หลายตัวเรียงต่อกันเพื่อสร้างวงจรที่ซับซ้อนมากขึ้น” Kaustubh Bhalerao วิศวกรชีวภาพแห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์แห่งเออร์บานา-แชมเพนกล่าว
Collins และเพื่อนร่วมงานของเขาสร้างระบบสองระบบที่นับด้วยวิธีที่แตกต่างกัน แต่ทั้งสองระบบมีพื้นฐานมาจากแนวคิดพื้นฐานเดียวกัน Collins กล่าวว่า “แต่ละเคาน์เตอร์เป็นสิ่งที่คุณเรียกว่า Daisy Chain Cascades: คุณต้องทำเหตุการณ์แรกก่อนที่จะดำเนินการต่อไป” Collins กล่าว นี่คือสิ่งที่ทำให้ระบบมีความสามารถในการนับ
หนึ่งในระบบของทีมนับโดยการเริ่มต้นและหยุดการผลิตโปรตีนบางชนิด ในการทดลอง แถบ DNA ดัดแปลงชิ้นแรกทำหน้าที่เป็นตัวตรวจจับ เมื่อตรวจจับชีพจรของน้ำตาลอาราบิโนสได้ มันจะตอบสนองโดยการกระตุ้นการผลิตโปรตีนเฉพาะ เมื่อ DNA ตรวจพบชีพจรที่สองของน้ำตาล โปรตีนตัวแรกจะช่วยผลิตโปรตีนตัวที่สอง หลังจากชีพจรสุดท้ายของน้ำตาล โปรตีนตัวที่สองช่วยสร้างโปรตีนเรืองแสงสีเขียวเป็นเอาต์พุต เมื่อเซลล์เรืองแสงสีเขียวภายใต้แสงอัลตราไวโอเลต นักวิจัยรู้ว่าเซลล์นับน้ำตาลได้สามพัลส์พอดี ทีมงานสามารถสร้างขอบเขตการนับของ DNA ที่ดัดแปลงให้ยาวขึ้นได้อย่างง่ายดาย ทำให้สามารถนับจำนวนได้มากขึ้น
ระบบการนับที่สองอาศัยเอนไซม์ที่สับและเปลี่ยนชิ้นส่วนของ DNA ที่เฉพาะเจาะจง เมื่อแถบดีเอ็นเอตรวจพบสัญญาณแรก จะทำให้เกิดการสร้างเอนไซม์เหล่านี้ขึ้นอย่างใดอย่างหนึ่ง จากนั้น เอ็นไซม์จะตัดลำดับดีเอ็นเอของตัวเองออกจากสายดีเอ็นเอที่ดัดแปลง พลิกกลับและใส่กลับเข้าไปใหม่ ทำให้ไม่สามารถอ่านได้และใช้งานไม่ได้ สัญญาณที่สองนำไปสู่การผลิตเอนไซม์อีกตัวหนึ่งซึ่งจะสับดีเอ็นเออีกส่วนหนึ่งที่อยู่ต่อไปในสาย ในตอนท้ายของกระบวนการ จะมีการผลิตโปรตีนออกมา
ระบบที่สองสามารถตั้งโปรแกรมให้ตอบสนองต่อสัญญาณที่แตกต่างกันในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการ นักวิจัยสามารถติดตามได้อย่างแม่นยำว่าแต่ละขั้นตอนในซีรีส์เกิดขึ้นเมื่อใด
ระบบแรกดีกว่าสำหรับการนับเหตุการณ์ที่ค่อนข้างรวดเร็ว เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นทุกๆ 30 นาทีหรือมากกว่านั้น ระบบที่สองมีประโยชน์มากกว่าสำหรับการนับเหตุการณ์ที่ยาวขึ้นซึ่งเกิดขึ้นในช่วงหลายวัน เนื่องจากเอนไซม์ต้องการเวลามากขึ้นในการตัดและพลิกกลับ
Bhalerao กล่าวว่า การซ่อมแซมเครื่องตรวจจับและเอาต์พุต และการปล่อยให้กระบวนการพื้นฐานไม่บุบสลาย อาจทำให้มีฟังก์ชันมากมายนับไม่ถ้วน Bhalerao กล่าว แบคทีเรียบางชนิดมี DNA ที่ตอบสนองต่อแสง สารหนู อุณหภูมิ สารอาหาร และโลหะบางชนิดแล้ว ในระบบการนับใหม่ การสลับสัญญาณ เช่น น้ำตาล ที่ตรวจพบนั้นเป็นเรื่องเล็กน้อย Bhalerao กล่าว “มันเหมือนกับการเปลี่ยนยี่ห้อของเมาส์ในคอมพิวเตอร์ของคุณ” แต่ไม่ต้องใส่โปรเซสเซอร์เพียงอย่างเดียว
ในตอนท้ายของกระบวนการ โปรตีนที่ผลิตหลังจากการนับสามารถทำหน้าที่ได้หลากหลาย Collins กล่าว โปรตีนสามารถ “ระเบิดเซลล์ ทำให้เซลล์ยาว สั้น อ้วน” นักวิจัยยังสามารถปรับแต่งเครือข่ายประดิษฐ์เพื่อสร้างสัญญาณต่างๆ เช่น โปรตีนเรืองแสง ในจำนวนที่ต่างกัน เซลล์สามารถเรืองแสงสีเหลืองหลังจากเหตุการณ์แรก สีแดงหลังจากเหตุการณ์ที่สอง สีเขียวหลังจากเหตุการณ์ที่สาม เป็นต้น
เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> เว็บสล็อตแท้
