Ученые играли в крестили-нолики неделю. Рассказываем зачем

Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) разработали новую технику формирования структур из нитей ДНК – процесс известный как ДНК-оригами. В отличие от предыдущих методов, которые эффективно фиксировали структуру на месте после создания, исследователи могли изменить уже построенную структуру ДНК, используя этот новый метод. Чтобы продемонстрировать мощную новую технику, они использовали ее для игры в крестики-нолики с помощью доски ДНК.

A, T, C и G

ДНК-оригами использует естественную тенденцию молекул ДНК (или оснований) спариваться друг с другом. Каждое основание (A, T, C и G) образует пару с другим основанием: A с T и C с G. Нити ДНК спариваются на основании этих совпадений: к примеру, нить с последовательностью молекул ATTGCGA идеально сочетается с нитью TAACGCT. Исследователи могут создавать формы из ДНК, просто манипулируя последовательностями букв.

Но нити ДНК могут соединяться не только полностью, но и частично: одно основание будет «сливать» другое, с частичных совпадением (например, то, где совпадает пять из восьми пар оснований) на то, которое лучше подходит (где совпадает шесть из восьми пар). Эта замена одного основания на другое называется «смещение нити».

Что сделали ученые в этот раз

Исследователи Caltech объединили смещение нити с технологией ДНК-оригами, называемой самосборными плитками. Она включает в себя создание квадратных плиток ДНК, разработанных, чтобы соответствовать друг другу, как части головоломки.

Для демонстрации новой техники ДНК-оригами, исследователи поместили девять пустых плиток ДНК, предназначенных для формирования сетки три на три, в пробирку. После того, как плитки оказались собраны, исследователи начали по очереди добавлять X или O в пробирку (крестики и нолики тоже были выложены двухцепочечными ДНК).

Исследователи разработали эти плитки для замены конкретных пустых плиток в сетке с использованием смещения нити – новая плитка просто лучше соответствовала в выбранном месте, чем пустая плитка.

Схема развития модельной партии в крестики-нолики на игровом поле, построенном из ДНК в течение недели

Кто победил?

Игра заняла шесть дней, а победителем стал игрок X. Но это была не просто игра в крестики-нолики. Способность изменять структуру ДНК может оказаться чрезвычайно полезной в будущем, поскольку ученые уже изучают способы использования ДНК-оригами для доставки лекарств и сортировки молекулярных грузов.

«Когда у вас спускает шину, вы, вероятно, просто меняете ее вместо того, чтобы покупать новый автомобиль. Для наноразмерных машин такой ручной ремонт невозможен. Но созданный метод позволяет модернизировать отдельные части наноразмерных машин, чтобы сделать их более эффективными и сложными», – пояснил в пресс-релизе исследователь Григорий Тихомиров

Эта самая маленькая в мире игра в крестики-нолики может оказать большое влияние на будущее нанотехнологий.

Читайте еще: Комнатное растение с ДНК кролика избавит дом от токсинов

Источник: Futurism