Si vous pensez que cela semble difficile avec un fil de taille normale, imaginez essayer de coudre un minuscule brin d'ADN. Lee Strickland/Getty Images On ne vous reproche pas de vouloir faire de DNA votre projet de couture. Après tout, L'ADN constitue notre code génétique et, En tant que tel, il exerce un énorme pouvoir biologique. Il dit à nos cellules quoi faire. Quand nous grandissons deux pieds, au lieu de dire, deux palmes, c'est parce que nos cellules suivent les instructions codées dans notre ADN. Et quand nous développons des tumeurs, nos cellules suivent les instructions de l'ADN, trop.
Et si vous pouviez modifier votre code génétique ? Et si c'était aussi simple que du quilting ? Pourriez-vous reconstituer le code "grand" avec le code "sombre et beau", se faire grand, sombre et beau ?
La réponse est un « non » catégorique pour plusieurs raisons. D'abord, aussi intelligents que soient les généticiens, ils n'ont toujours pas identifié la plupart des gènes qui nous rendent grands, sombre et beau. Seconde, une fois que nous grandissons au-delà d'être une boule de quelques cellules au début du développement, il devient techniquement très difficile de modifier l'ADN de toutes nos cellules. Chez les adultes, cela nécessiterait de bricoler avec environ 100 trillions de cellules [source :Boal].
Il y a encore un autre défaut dans votre projet :cette machine à coudre. Si vous avez essayé de manipuler votre ADN avec une machine à coudre, vous le briseriez. En moyenne, l'aiguille d'une machine à coudre fait environ 1 millimètre de diamètre [source :Schmetz]. La largeur d'un chromosome humain est au moins 500 fois plus petite [source :Campbell et al.]. En outre, L'ADN est en fait assez fragile. Il ne peut pas supporter beaucoup de force sans se casser. En réalité, si vous accrochiez un trombone - un qui était 50 millions de fois plus léger que la variété de bureau - au bout de l'ADN, vous le briseriez [source :Terao].
Donc, à moins que vous ne soyez un scientifique qualifié en thérapie génique, vous n'avez pas l'équipement ou le savoir-faire pour modifier votre ADN. Mais heureusement vos cellules le font, et ils assemblent l'ADN tous les jours sans votre aide. Lisez la suite pour en savoir plus sur la machine à coudre de la nature.
ADN, le projet de couture en question SMC Images/Getty Images Si vous avez lu Comment fonctionnent les cellules, vous savez que nos cellules se divisent. C'est ainsi que nous nous maintenons, grandir et réparer les blessures. Si vous êtes un adulte, vous pourriez être surpris d'apprendre que 2 millions de cellules de votre moelle osseuse se divisent chaque seconde pour garder suffisamment de globules rouges dans votre sang [source :Becker].
Chacune de vos nouvelles cellules de moelle osseuse ressemble et agit exactement comme l'ancienne. Pourquoi? Parce qu'ils ont les mêmes instructions génétiques sous forme d'ADN. Les anciennes cellules prennent grand soin de copier leur ADN et de le transmettre aux nouvelles cellules. Vous pourriez penser que cela se passe comme copier sur une photocopieuse, où les vieilles cellules gardent leur vieil ADN, et de nouvelles cellules obtiennent un nouvel ADN. Mais ce qui se passe à la place ressemble plus à de la couture.
Si vous pouviez regarder à l'intérieur d'une de vos anciennes cellules de moelle osseuse, vous verriez que l'ADN est composé de deux brins "cousus" ensemble par des liaisons chimiques. Lorsque la cellule se divise, une enzyme "ciseaux", appelé hélicase , déchire les deux brins. Comme de petites épingles, protéines de liaison tenir les deux brins séparés. ADN polymérase , une enzyme qui est comme le meilleur tailleur de la ville, suit le modèle des anciens brins et coud dans un nouveau brin fabriqué à partir de blocs de construction dans la cellule. Après la division des cellules, chacun a un ADN "sur mesure" composé d'un nouveau et d'un ancien brin. La réplication de l'ADN est un processus étonnant et complexe que vous pouvez découvrir dans Comment fonctionne l'ADN.
Maintenant que nous savons comment nos cellules complètent efficacement et constamment ce processus, voyons comment se comparent les aspirantes couturières scientifiques.
Un schéma de la machine proposée par Doyle où W est la largeur, L est la longueur, E est le champ électrique, X est un mouvement horizontal et Y est un mouvement vertical. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Patrick Doyle, Département de génie chimique du MIT Cela peut ne pas arriver sur une machine à coudre Singer complète avec pédale, mais les scientifiques "cousent" souvent des morceaux de l'ADN d'un organisme dans celui d'un autre. Le résultat s'appelle recombinant ou " chimérique " ADN , du nom de chimères, les créatures mythiques qui font partie du lion, moitié chèvre et moitié serpent.
Souvent, les scientifiques insèrent de l'ADN humain dans de l'ADN bactérien ou de levure [source :Tamarin]. Avec un peu d'ingénierie supplémentaire, les bactéries et les levures peuvent absorber l'ADN recombiné et suivre les instructions comme si de rien n'était. Les organismes fabriquent alors des protéines humaines. Le procédé a de nombreuses applications dans la recherche, l'industrie et la médecine. À l'heure actuelle, les bactéries et les levures fabriquent d'énormes quantités d'insuline humaine, qui est utilisé pour traiter les diabétiques [sources :Cold Spring Harbor National Laboratory, Eli Lilly].
En plus de coudre l'ADN, les scientifiques le redressent également. Notre ADN est enroulé, enroulé, enroulé. Pour l'étudier, vous devez le redresser. Un moyen populaire consiste à attacher une perle à chaque extrémité de l'ADN, ramasser les perles avec un faisceau laser et séparer doucement les perles, dit Patrick Doyle, professeur de génie chimique au MIT.
Que diable font les scientifiques avec de l'ADN redressé ? Dans Comment fonctionne l'épigénétique, vous apprendrez que le monde extérieur, et même le monde de nos parents, peut influencer les instructions de nos gènes que notre corps suit. L'environnement peut « parler » à nos cellules grâce à des molécules qui orientent la lecture de notre ADN. En redressant l'ADN, ou au moins le dérouler un peu, les scientifiques peuvent étudier ces modifications. Ils pourraient regarder les protéines attacher des produits chimiques à notre ADN ou activer et désactiver les gènes. Une autre utilisation de l'astuce de la perle consiste à tester si les médicaments destinés à se lier à l'ADN fonctionneront. Les scientifiques peuvent détecter si le médicament s'est lié à l'ADN en mesurant les changements de tension de la bobine [source :Doyle].
Si vous voulez des machines, oui -- les chercheurs construisent de petits appareils qui ne cousent pas mais redressent l'ADN. Doyle en fabrique un de la taille d'un timbre-poste qui envoie de l'ADN dans un flux de liquide à travers un entonnoir, le redresser. Il pourrait faire partie d'un capteur environnemental qui aspire les organismes de l'air et détecte les microbes dangereux par leur séquence d'ADN. Souhaitez-vous mettre l'appareil de Doyle dans votre sous-sol, à côté de votre machine à coudre ? Pas si vite :ce n'est pas à vendre, et cela coûte plus de 10 $, 000 à faire.
Mais l'appareil qui remporte le prix pour avoir ressemblé quelque peu à une machine à coudre à ADN vit dans les laboratoires de l'Université de Kyoto. Un peu plus gros qu'une carte de crédit, il utilise également un liquide pour pousser l'ADN sur une puce. Dans un article de 2008 publié dans la revue Lab on a Chip, les chercheurs ont montré qu'ils pouvaient déployer une liasse de chromosomes de levure et, à l'aide d'un liquide qui coule et d'un petit crochet, décollez-les et collez-les aux poteaux. Puis, laisser les chromosomes remonter, ils les enroulent autour de deux bobines [source :Terao]. Les crochets et les bobines mesurent des millionièmes de mètre - des milliers pourraient tenir sur la tête d'une épingle. Bien que l'appareil n'ait pas été testé sur l'ADN humain, Doyle dit que la démonstration technique de la maltraitance est longue, ADN facilement cassable sans le casser était "assez cool". "C'était un moyen astucieux de saisir n'importe quel vieux gros brin d'ADN et de le déplacer, " il dit.
Vous ne pouvez donc pas coudre l'ADN avec une machine à coudre conventionnelle, mais les scientifiques peuvent manipuler l'ADN à notre avantage. Continuez votre lecture pour voir ce que les scientifiques font d'autre dans le domaine de la génétique.
Remerciement spécialMerci à Ponzy Lu de l'Université de Pennsylvanie et Patrick Doyle au MIT pour leur aide avec cet article.
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Sources
