Commenti a "Il futuro dell'archiviazione è nel DNA?"

[zenith]

Il futuro dell'archiviazione è nel DNA? - Commenti

Un esperimento ai confini della fantascienza condotto da ricercatori di Harvard potrebbe aprire la strada ad una nuova e pionieristica tecnologia basata sulla molecola di DNA per archiviare informazioni a lungo termine. [continua...]

[crazy.cat]

Argomento interessante.
Mi sono un attimo perso tra un nucleotide e l'altro, ma, in teoria, sarebbe possibile creare un animale con dna modificato (o impiantarglielo??) e usarlo per trasportare qualche segreto industriale tra uno stato e l'altro?
Magari ho detto una stupidata, però si passerebbe dai pizzini al dna modificato geneticamente.

[zenith]

in teoria, sarebbe possibile creare un animale con dna modificato (o impiantarglielo??) e usarlo per trasportare qualche segreto industriale tra uno stato e l'altro?

Certo che si. L'esperimento si focalizza su semplici stringhe di DNA, che esistono indipendentemente da una cellula-madre da cui le ereditano, e che d'altra parte non sono fonte di informazione per nessuna cellula-figlia creata in laboratorio, come invece ha fatto in un certo senso Craig Venter con il suo batterio artificiale. Questo perché l'informazione sarebbe instabile: le regioni non tradotte in proteine sono meno "sorvegliate" dai sistemi di riparazione del DNA per cui potrebbero accumulare mutazioni che renderebbero il messaggio senza senso.

Si può inserire una stringa di informazioni nel cromosoma di un batterio (molto facile da coltivare in laboratorio e da trasportare) in modo tale che non interferisca con le funzioni vitali della cellula semplicemente avendo cura di inserirla (ed è molto semplice) in una regione del cromosoma che non viene tradotta in proteine: il rischio sarebbe infatti quello di creare inavvertitamente proteine chimeriche dalla funzione inaspettata, e che quindi metterebbero a rischio la sopravvivenza della cellula e di conseguenza dell'informazione.

D'altra parte si può progettare un animale transgenico con lo stesso principio, ad esempio isolando una cellula uovo dall'animale femmina, inserendo il "gene-informazione" in un punto neutro di un cromosoma e poi fecondando la cellula uovo modificata con uno spermatozoo "normale". In questo modo si otterrebbe un embrione le cui cellule contengono tutte la stessa informazione originaria, e quindi il topolino da laboratorio può portare dappertutto le sue informazioni.
Per trovare il messaggio nascosto nel DNA il "ricevente" potrebbe dover sapere esattamente dove cercarlo, essendo il genoma di un animale molto lungo e complesso. Per cui oltre a poter "criptare" il messaggio prima di scriverlo nel DNA, si potrebbe dover concordare oltre alla chiave di cifratura anche una sequenza di riconoscimento e di avvio del messaggio.

Questa però è pura fantascienza!

[sampei.nihira]

Nasceranno quindi virus con "materiale genico" formato da DNA o RNA (c'è anche questa possibilità per i virus) come accade in natura ?
Mi chiedo se gli esami di Microbiologia e Virologia che sostenni (nella preistoria) potrebbero tornarmi utili.

[farbix89]

ma che bel argomento grande Zenith ;)

tranquillo sampei, per ora lotteremo solo con dei bit elettronici, i biovirus informatici sono ancora lontani :D

[Al3x]

con questo sistema allora si possono anche firmare le proprie creazioni genetiche

l'unica cosa che mi lascia perplesso è l'esistenza, come dici sopra, di zone neutre nei cromosomi, come è possibile che esistano quando l'evoluzione di un organismo non lascia mai nulla al caso?

[zenith]

l'unica cosa che mi lascia perplesso è l'esistenza, come dici sopra, di zone neutre nei cromosomi, come è possibile che esistano quando l'evoluzione di un organismo non lascia mai nulla al caso?

Siamo ampiamente off topic e purtroppo MLI non è il portale adatto per certe questioni comunque la domanda non è banale... quello che la maggior parte delle persone pensa è che tutto il DNA è codificante, mentre è ampiamente dimostrato che solo una minima parte del messaggio genico è codificante. Lo scopo delle restanti parti? Alcune sono sequenze regolatorie, altre sono troppo variabili per avere funzione (ci sono delle sequenze che hanno una variabilità spontanea talmente grande da persona a persona da essere usate nel "fingerprinting" del DNA, la così detta "tipizzazione" usata per esempio in certi test forensi e di medicina legale), altre sembrano apparentemente spazzatura o residui dell'evoluzione del genoma. D'altra parte l'evoluzione si basa essenzialmente su eventi casuali che, se vantaggiosi per l'individuo nell'ambito dell'ambiente, vengono trasmessi alla prole e conservati. Questo "procedere per tentativi" potrebbe spiegare molte cose circa quello che ho chiamato "DNA neutro". Qundi, non avendo apparentemente alcuna funzione potrebbero in teoria essere interrotte senza problemi con l'inserzione di un nuovo messaggio. A differenza dei genomi complessi, quelli più "antichi" sono molto semplici, per esempio nei batteri sono davvero scarse le sequenze interposte tra quelle codificanti... e addirittura in certi virus il materiale genetico può essere letto in un verso e nell'altro, o nello stesso verso ma con un "frame" di lettura differente per ottenere diversi prodotti.

La cosa simpatica di immagazinare enormi quantità di dati nel DNA è che potremmo forse anche eseguire la ricerca di uno specifico segmento di nostro interesse senza sequenziare enormi quantità di molecola, ad esempio creando una sonda fluorescente o radioattiva contenente un sample complementare alla sequenza di interesse, incubarla sul microarray e vedere in quale pozzetto è contenuta l'informazione ricercata, quindi raccoglierla, amplificarla, sequenziarla e leggerla... magari il tutto nel giro di poche ore.
Mi sto gasando troppo?

[Al3x]

Siamo ampiamente off topic

non è detto, la mia perplessità nasce dal fatto che depositando le informazioni in queste sezioni coseddette neutre, si da per scontato che conosciamo con precisione lo scopo della loro presenza e che perciò non verranno mai modificate.
Mi chiedo quindi: è proprio così oppure ci una minima possibilità che subiscano modifiche?

ad esempio creando una sonda fluorescente o radioattiva contenente un sample

questa cosa mi lascia perplesso, la radiottività è un fenomeno comune a tutta la materia ma estremamente pronunciato negli isotopi instabili (in particolare quelli ad emivita breve ed usati in scintigrafia come iodio, mercurio) di molti elementi. Quando quindi un istopo decade e si trasforma in un altro elemento (es: l'uranio 235 e 238 diventano piombo) lo fa emettendo particelle ionizzanti (neutroni, raggi gamma, beta o alfa, antimateria e altre particelle cariche) e mi domando se queste potrebbero interagire con l'oggetto della nostra misurazione alterndone la struttura e corrompendo eventuali dati presenti.

parliamone che sta cosa mi piace

[zenith]

Mi chiedo quindi: è proprio così oppure ci una minima possibilità che subiscano modifiche?

Io penso che ci sia una buona possibilità che subiscano modifiche nell'arco di poche generazioni delle cellule in coltura, qualora si decidesse di affidare l'informazione al genoma di un organismo vivente. Come ho già scritto in un commento più su, le regioni non codificanti sono meno "sorvegliate" per cui più soggette ad accumulare mutazioni spontanee che possono derivare da fattori esterni o eventi stocastici legati ad esempio al processo di replicazione.
D'altra parte, ribadisco, i rischi di mutazioni tendono a zero se la molecola è sintetizzata e conservata "stand-alone", senza essere introdotta in una cellula.

mi domando se queste potrebbero interagire con l'oggetto della nostra misurazione alterndone la struttura e corrompendo eventuali dati presenti.

No, e comunque parliamo di tecniche già ampiamente utilizzate in qualsiasi laboratorio di biologia molecolare. Chiaramente quando parlo di sonda radioattiva, mi riferisco a una sonda (cioè un frammento di DNA o RNA complementare alla sequenza che voglio rivelare, cioè se cerco un frammento con sequenza ATCCGT, la complementare da progettare è TAGGCA) in cui ad esempio gli atomi di fosforo sono isotopi radioattivi. Questi nucleotidi che userò per sintetizzare la sonda li ottengo facendoli sintetizzare a dei batteri che in coltura "alimento" con substrati contenenti a loro volta l'isotopo, ad esempio fosforo 32. Questo isotopo ha una emivita di soli 14 giorni, e decade in zolfo, per cui è relativamente sicuro utilizzarlo. L'energia emessa non è tale da giustificare un danno al materiale in esame.
Poi, se eventualmente volessimo fare lo screening di una vasta "libreria" di dati sotto forma di DNA con queste sonde, possiamo sempre usare le più semplici e moderne sonde fluorescenti...