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基因探索 | DNA也会玩音乐?科学家用音乐解开遗传基因密码

猎踪 2021-04-05 09:45:48

           

DNA演奏的音乐好听吗?

旋律是怎样创作出来的?

这样的音乐有什么作用呢?

这样一段DNA旋律是怎样创作出来的呢?

澳大利亚西悉尼大学分子生物学教授马克·坦普尔

旋律的制作者是澳大利亚西悉尼大学分子生物学教授马克·坦普尔(Mark Temple),他解释说:“我一直在研究分子生物学,同时也对音乐感兴趣,曾与悉尼流行乐队‘蜂鸟’一起玩过音乐。以前,没有人会把DNA音乐联系起来,但是我最近意识到可以使用DNA序列来创作音乐。”

这种把DNA序列当做是随机的音符,制成动听的音乐的独特创作方式叫做超声处理。最近,坦普尔设计了一个工具,可以将DNA序列转换成音频,并在《BMC生物信息学杂志》上发表了一篇名为《一个解码DNA序列的音频工具》的研究论文。

部分DNA序列图

DNA是我们身体中蛋白质生产的模板,DNA序列仅由四个核苷酸(G,A,T或C.)构成,它们以各种组合排列,重复循环着连成一条叫做基因的长链条。所以,许多基因在同一个物种内是相同的;也就是说,人与人之间、或者病毒和病毒之间,有些基因结构是共通的。

镰刀型细胞贫血症中的镰刀状红细胞

但有,有时候某些核苷酸也会不安分,生成不同寻常的DNA序列,这就是所谓的基因突变,它可能会使人体或微生物产生问题;例如,血红蛋白β链中的谷氨酸发生突变,被缬氨酸所替代,导致红细胞变成镰刀型,造成镰刀型细胞贫血症。

有了DNA音频,我们可以利用音符来找出DNA序列中出现的基因突变,因为突变会引起DNA序列重复,从而反应到音频上,产生非常明显的声音变化。




遗传密码对应的氨基酸示意图

当然,在实际的生物学中,DNA序列比这复杂得多,真正的DNA序列还包括遗传密码。一个遗传密码由G,A,T或C.四个核苷酸中的三个任意组合,共同“搭建”一个DNA信息站,每个密码对应蛋白质中的一个“氨基酸”单位。在本质上,遗传密码标志着基因的起点和终点,而在音频中,这些密码则用于“指挥”音乐的开始和结束。

上面的DNA序列音频都是由一个“乐器”演奏。那么,一段用超音处理的真实DNA音频会悦耳吗?

我们也来看看“乐谱”吧。

人类Ras DNA序列的第一个外显遗传密码,一个对于细胞间信息传递和人类疾病非常重要的基因:

人类RAS序列

注:外显子是基因的一部分,它在基因重组后仍会被保存下来,并可在蛋白质生成过程中被转化为蛋白质

从前,科学家严重依赖于用眼睛看来解开这些DNA序列的秘密,当然单独的超声处理并不能完全替代目视,但它可以起到补充作用。

对于非生物学家而言,把DNA用音乐的方式表现出来,既直观又有趣,对于我们了解DNA序列的表达和突变非常有帮助;而对于科学家来说,DNA音频可以细致到每一个核苷酸,和某些发生突变的核苷酸的具体位置,帮助他们更好地研究基因的运作。

版权说明:读酷科学内幕

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