DNA的奇妙用途

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   最近几十年里,遗传学给人们的生产、生活带来了许多革命性的进步,给农业、刑侦、司法、医学等领域也提供了巨大的帮助。那么DNA到底有哪些奇妙用途呢?今天我们一起来了解一下。
  用途 1 识破伪装,复活古人
   我们都知道人类的头发、瞳孔、皮肤的颜色,以及面部长相都由基因控制,因此只要知道一个人的DNA,就能知道他长什么样。
   首先,这对警察破案非常有帮助。美国有一名惯犯,绰号“爬山虎”,他经常蒙面在深夜潜入居民家中作案。警察追捕他很多年一直苦无线索。由于没有掌握他的任何面部信息,因此也无法张贴通缉告示。不过,最近科学家从案发现场提取到了“爬山虎”的DNA,并试图从DNA着手勾勒出他的长相,然后将之捉拿归案。虽然目前这项技术还处于初始阶段,绘制不出高分辨率的人脸图像,但它可以帮助我们确定罪犯的某些重要特征,并且还能规避掉人为因素的误差。比如有些目击者在录口供时,会因个人喜好对嫌犯进行描述时添枝加叶;有些受害人因突遭“侵犯”而恐惧,可能会遗忘某些重要细节。在新技术的帮助下,这些弊端都能规避。
   其次,这种面部分析技术也可以应用于考古学。英国历史上有一位理查德三世国王,在位时间很短,没有遗留任何画像,后世对他的描绘是黑色头发,青灰色眼睛。而近期考古学家发现了他的遗骸,并对其DNA进行分析后发现,他的眼睛有96%的概率为蓝色,头发有77%的概率为金色。
   同样借助这项技术,科学家能勾勒出两万多年前尼安德特人的外貌特征,他们很可能长着红色的头发和白皙的皮肤。通过DNA技术,科学家还可以复活猛犸象、渡渡鸟及其他灭绝物种。只要从遗骸中能提取到它们的DNA,就可以借助近亲物种孕育来复活它们,比如在大象体内孕育猛犸象幼仔。理论上,科学家认为复活一个红头发的尼安德特人也是可以实现的。当然,复活恐龙是不可能了,因为恐龙在6500万年前就灭绝了,它们的DNA早已在漫长的历史中降解为碎片了。
  用途 2 鉴别食物与名画真伪
   鸡鸭牛羊肉很好分辨,可是鱼的种类那么多,市面上的价格差别也很大,如果以次充好,我们是很难分辨出来的。那该怎么办呢?
   DNA代码分析就能帮我们识破真相。只要从鱼肉中提取DNA并测序,科学家就能立刻分辨出鱼的种类。未来随着科技进步,检测工具将被简化成一种手持设备,如DNA识别器。届时,就连小学生也能用这种设备来分辨鱼的种类,检验饭店是否以次充好。我们买东西时,也可以用这种设备来检验是否买到了货真价实的商品。
   除了鉴别食物的真伪,DNA代码分析还可以用于鉴别艺术品的真伪。全球艺术品市场每年的交易额高达数十亿美元,但专家估算其中40%的艺术品都是仿冒品。虽然有专业鉴定机构鉴别真伪,但如果伪造者技艺精湛,仿冒品极有可能蒙混过关。
   为此,科学家建议在艺术品上附一个小小的塑料标记,标记里含有特定的DNA代码。当然这个DNA代码一定不能是艺术家自己的。因为伪造者完全可以从衣服、头发甚至垃圾里获取到艺术家的DNA。所以,这个特定代码必须是来自其他某种物质的DNA片段。将来鉴别真伪时,只需从塑料標记中提取DNA,然后对照数据库里的信息,如果两者吻合,就表明这件艺术品是正品。
  用途 3 纺织黄金,防范病毒
   目前在发达国家,DNA已成为一种时尚的艺术媒介。DNA是一串长长的双螺旋结构,由四种核苷酸构成。这四种核苷酸排列有序,可分别用A、C、G和T代表。为此有的科学家编写了电脑程序,把A、C、G、T的有序排列翻译成哆、来、咪、发的音符排列。
   有的艺术家还利用基因技术创作艺术作品,比如荧光海岸绘画。艺术家在染料里面掺入了一种转基因细菌,它们可以在一定条件下发光。因此,当这些细菌发光时,整幅绘画就会闪闪发亮,像真正的荧光海岸一样。
   美国和日本科学家研发培育了转基因桑蚕。这种蚕吐的蚕丝具有多重特性,它不光有蚕丝的柔软,还兼具蜘蛛丝的坚韧和延展性,以及水母的荧光特性。传说在一部古老的法国童话故事里,女孩借助精灵的力量,把稻草像纺纱一样纺成了黄金。如今看来未来科学家们通过转基因桑蚕,把蚕丝纺成黄金也不是不可能的。
   另外,他们还计划把网络上的知识,如流行于全球的维基百科上的文章用DNA编码做成一串特殊的“基因”,然后利用转基因技术把这串“基因”植入真实的苹果基因组里,这样就能制造出真实的智慧苹果,如同《圣经》中所描述的伊甸园里智慧树上的果子一样。
   DNA双螺旋结构的匹配与排列非常精确,比如A与T总是紧挨着。根据这个
  特性,科学家又研发了一项新技术。他们设计了一种DNA片段,把双螺旋结构中的同类片段识别出来,然后将所有同类片段以更复杂的方式结合。这就好比我们平时玩的折纸艺术,它们结合后就形成了一个新的DNA“折纸”形状。
   目前利用这项技术,科学家们获得了一些初步成果,如制作出分子级别的星星和笑脸符号等图像。
   在医疗领域,它的用途更广。把DNA“折纸”装入特制的“盒子”,使其携带药物进入人体,就可直接把药物输送到目标细胞。如果把肿瘤细胞设为目标,那么这个“盒子”只有遇到肿瘤细胞时,才会打开并释放药物。这种治疗很有针对性,而且基本没有副作用。同时,这个“盒子”也可以作为“囚笼”,把病毒细胞囚禁其中,然后利用DNA“折纸”破坏它的结构,无声无息地消灭它。
  用途 4 储存能力强,计算能力高
   迄今为止,DNA是最古老的储存介质。科学家们正在研究这种介质的特性,并将其应用于信息技术。现有技术是用0和1对信息编码,使之成为计算机能识别的语言。同理,科学家如果用A、C、G、T对信息编码,就会形成一种独特的“语言”,这就是DNA语言,然后用DNA识别器来读取数据,把DNA语言变成我们能看懂的信息。
   靠这种编码方式,就能充分发挥DNA储存信息的潜力。首先,它的容量大得惊人。1张CD的容量大约是700MB,100万张CD大约是700TB(1TB=1024GB,1GB=1024MB)。如果以DNA为储存介质,那么1克DNA就能储存100万张CD的数据,而且科学家估算1克DNA的实际储存量要超过这个数。
   目前全世界所有电脑硬盘储存的信息,如果以DNA编码的话,只需手掌大小的DNA就能完全容下。
   法国特艺集团是全球最大的电影公司之一,也是娱乐行业的龙头企业。如今它正在尝试用DNA编码储存经典的老电影——《月球之旅》。
   其次,用DNA储存后还可以复制。借助酶的特性,可以迅速复制DNA数据,而且这种复制几乎没有任何限制。美国哈佛大学的一位科学家曾把自己的一本著作用DNA进行了编码,然后在试管里轻松复制了700亿份。这本书由此成为历史上复制数量最多的书籍,创造了世界纪录。
   最重要的是,DNA储存信息的时效很长。在10℃左右的温度下,DNA储存信息的时间可以长达两千多年。
   除了储存信息,科学家还在构想用DNA建造生物计算机。这种计算机没有屏幕和键盘,就是一些化学物质,但不耽误它的计算能力,其功能与普通电脑是一样的。而且DNA计算机特别擅长并行处理,比如预报天气。它可以从地球很多观测点收集温度、气压、湿度数据,并经过时刻不停地计算,精准预报出天气的变化趋势。
   另外,在医学上,DNA计算机还有一大优势。它能进入细胞内部,进行信息记录等操作。如果与DNA“折纸盒子”相结合,那么它将不仅是一部DNA计算机,还是一个与疾病斗争的“安全卫士”。
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