четвъртък, февруари 11, 2010

DARPA иска да прецака еволюцията създавайки безсмъртни синтетични организми


Еволюцията май нещо се е объркала


Popular Science (Feb. 5,2010) by Jeremy Hsu — Мина много време откакто проект на Пентагона от лабораториите на DARPA не беше провокирал отговор от сорта на „Кво’ прави DARPA?!”, но на всички нас ни паднаха ченетата, когато видяхме детайлите на проект познат като BioDesign. DARPA мисли да се отърве от еволюционната безразборност и да направи биологични същества, генетично програмирани да живеят безкрайно и предполага се – доколкото си искат техните господари – хората. И, Wired's Danger Room съобщава, обаче, че ако има неизбежен проблем, при който съществата или ще се побъркат или ще осъзнаят, че те са интелигентни и имат чувства – то тогава ще има планиран само-разруаващ генетичен код, който може да бъде включен/тригърнат.

Без изненада, молекулярните биолози повдигнаха големи възражения. Първо, те казват, че DARPA има грешна идея относно преодоляването на предполагаемата безразборност на еволюцията, и че еволюцията наистина представлява супер-ефективно създаден алгоритъм.

Тогава имаме проблем с гарантирането на безсмъртието на което и да е биологично същество на първо време – само вижте тук и тук, това са едни наистина умни пичове, на които им предстои да открият фонтана на младостта.

DARPA е отделила незначителните $6 милиона от бюджета за следващата година за BioDesign. Но също така ще вкара и $20 милиона за програмата за нова синтетична биология и ще даде $7.5 милиона за ускоряване на анализа и обработката на клетъчните геноми.

Можете да прочетете и за robotic submarine stalkers, lightning harnessing, и cyborg insect spies. Вижте линка по-долу.

Източник: http://www.popsci.com/technology/article/2010-02/darpas-mad-vision-create-kill-switches-inside-immortal-synthetic-organisms

сряда, февруари 10, 2010

Вселената е 30 пъти по-скапана отколкото се мислеше преди


Снимка на звездния куп Плеяди. (Credit: iStockphoto/Paul LeFevre)

ScienceDaily (Jan. 27, 2010) — На колите им свършва горивото, на звездите също, а пък галактиките колапсират в черни дупки. Докато това става, Вселената и всичко в нея се скапва. Но какво означава това скапване/западане? Изследователите от Австралийския Национален Университет са открили, че Вселената е 30 пъти по западнала/скапана отколкото се мислеше преди.

Дипломираният студент Chas Egan и д-р Charley Lineweaver от ANU Research School of Astronomy and Astrophysics са изчислили ентропията на Вселената. Учените са изчислили ентропията за да разберат, колко е ефективен е двигателя или колко работа може да се извлече от гориво или колко скапана и неподредена/разхвърляна е дадена система. Използвайки нова информация относно бройката и размерите на черните дупки, те са открили, че Вселената има 30 пъти по-голяма ентропия от предните предположения.

"Ние отчетохме всички фактори, които допринасят за ентропията в наблюдаемата Вселена: звезди, звездна светлина, космическия микровълнов фон. Дори направихме изчисление за ентропията на тъмната материя. Но ентропията на черните дупки е тази, която доминира във Вселената.

Когато използвахме новата информация относно бройката и размерите на супермасивните черни дупки, открихме, че ентропията на Вселената е около 30 пъти по-голяма от предишните калкулации,” каза г-н Egan.

"Обратно на общоприетото мнение, поддържането на всички сложни структури, които виждаме около нас – галактики, звезди, урагани и кенгурута – имат нетен ефект увеличаващ неподредеността и ентропията на Вселената. Но, ако трябва да бъдем честни, тяхното допринасяне е пренебрежимо малко в сравнение с ентропията на супермасивните черни дупки,” добави д-р Lineweaver.

Резултатът на изследователите има важни последствия за земния и извънземния живот. „Вселената е започнала от състояние с ниска ентропия, и в съответствие със втория закон на термодинамиката, ентропията от тогава насам се увеличава,” каза г-н Egan. "Това е важно, защото количеството енергия достъпна за живота във Вселената, включително и извънземния живот, зависи от ентропията на Вселената. Бихме искали да знаем колко енеригя ще е достъпна на живите форми където и да е във Вселената, и къде е тази енергия. Първата стъпка към тази процедура е да се определи ентропията на Вселената. Това направихме ние.”

Д-р Lineweaver каза, че следващата стъпка в изследванията е да се изчислии колко близо сме до максимум ентропията, колко ентропия се продуцира и колко време имаме преди Вселената и целия живот в нея умре в неизбежна смърт.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100126104844.htm

събота, февруари 06, 2010

Генно инженирана бактерия, която отчита времето


Избухване на супернова в колония от двойки генетични часовници мигащи в синхрон.(Credit: UCSD)

ScienceDaily (Jan. 24, 2010) — Изследователи в Университета в Калифорния Сан Диего, които миналата година геннно инженираха бактерия, която да отчита времето чрез включването и изключването на флуоросцентни протеини в клетките си, сега са направили още една стъпка към конструирането на прорамируем генетичен сензор. Учените наскоро синхронизирали тези бактериални „генетични часовници” да мигат в унисон и са инженирали бактериални гени, които да променят техните мигащи честоти при промяна на условията в околната среда.

Тяхното последно постижение, детайлизирано в доклад публикуван в броя от 21 Януари на списанието Нейчър, е важна стъпка към създаването на генетични сензори, които в бъдеще могат да предоставят на хората напреднала информация относно температурата, отровите и други потенциални опасни за живота вещества в околната среда чрез мониторинг на промените в честотите на мигане на бактериите.

"Програмирането на живите клетки е една от очертаващите се цели в новото поле на синтетичната биология,” каза Джеф Хейсти, доцент по биология и био-инжениране в UCSD, водещ изследователската група заедно с Лев Цимринг, директор-сътрудник на Института BioCircuits към UCSD.

"Др. Хейсти и колегите са използвали мощни генетични инструменти, подкрепени от десетилетия от детайлно знание касаещо бактериалните процеси, за да създадат система, която изпълнява обещанието на синтетичната биология – да се инженират живи организми, които да посрещнат натиска от социалните нужди,” каза Джеймс Андерсън, който наблюдава отпуснатите суми за изчислителна биология в Националния институт за Общи Медицински Науки на NIH. "Осцилиращата система, която те са инженирали поставя базата за развитие на високо-чувствителни сензори, които могат да имат многобройни приложения в базовите изследвания, биотехнологията и медицината."

"Синхронизирането на часовници и осцилатори в общи линии е бил омайваща тема за физите и приложните математици от векове," казва Цимринг. „Това е започнало с холандския математик и астроном Кристиан Хюйгенс, който е познат със случайното си откритие през 1665г, когато провесил двойка почти идентични часовника с махало (коиото изобретил и патентовал 8 години по-късно) на една и съща дървена дъска.”

"Синхронизацията играе важна роля във физиката и биологията, като начин за само-организиране на крайно регулярно поведение. Феноменът има многобройни приложения в модерната технология, от комуникационните мрежи до GPS. Нашето изследване демонстрира, до колко е присъщо на шумните генни осцилатори да оперират заедно с красива синхроничност и регулярност, веднъж съчетани по специфичен начин."

През последното десетилетие, изследователите са минали пътя от През последните десет години изследователите са преминали от окабеляване генетични превключватели и осцилатори в живите клетки, до изграждане на живи вериги, способни на генерирането ( производството) на модел, шумово оформяне, откриване на гранични линии и преброяване събития. В последната им разработка, изследователите от UCSD са напреднали в един тип бактериална комуникация, в който бактериите обменят малки молекули.

"Знае се, че много видове бактерии комуникират, чрез механизъм познат като quorum sensing, което означава, че разчитат на това малки молекули между тях да породят (тригърнат) различни поведения,” казва Хейсти. „Други бактерии пък могат да прекъснат този комуникационен механизъм чрез деградирането на тези предавателни молекули.”

Вземайки тези комуникационни елементи от различни механизми, Хейсти и неговата група от изследователи – включващи дипломираните студенти по биоинженеринг от UCSD, Тал Данино и Октавио Мондрагон – са разработили и конструирали мрежа в генетичния бактериален модел E. coli с позитивни и негативни фийдбек компоненти за да продуцират колония от синхронизирани часовници.

Хейсти каза, че архитектурата на подобна серия/верига е подобна на предишния генетичен часовник, който е разработка на неговата група. (see: here), но с quorum sensing компоненти позволяващи фазовата информация – тоест, осцилациите между бактериалните клетки – да бъде препредавана.

Изследователите са конструирали устройства за да контролират прецизно размера на бактериалните колонии между две различни скали: микрон, или милионна от милиметъра, и милиметър, или една хилядна от метъра. На микронно ниво, Хейсти казва, че клетките в колониите осцилират синхронно от 50 до 90 минути, период който може да се настрои с точност. Но при по дълги, или милиметрови скали, той отбеляза, че времето за дифузия на сигнала става по-важно, позволявайки на изследователите действително да наблюдават разпространението на сигнала през колонията.

"Използването на quorum sensing е обещаващ подход за усилване на чувствителността и здравината на динамичния отговор към външни сигнали," каза Хейсти. "В природата, синхронизацията обикновено подпомага за стабилизиране на желаното поведение произтичащо от мрежа от вътрешно шумни и нестабилни елементи. Ние мислим, че синхронизираните генетични часовници поставят етапа за използване на микроби като макроскопични биосензори с осцилиращ резултат, или приложения използващи синхронизиран периодичен сигнал при доставката на лекарства.”

Учените са получили спонсориране от Националния Институт за Общи Медицински Науки, който е част от Насионалния Институт за Здраве.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100120131157.htm