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全新的人造全基因组再发挥作用

  低温冻存仍是目前DNA保存应用最广泛的方法。但是“有冻就有融”,融化取用过程中会对DNA的结构和信息有哪些影响呢?
 
  国外有学者以小牛胸腺DNA进行研究,发现反复冻融后其双螺旋结构已经发生了改变,相关低温水解的机理显示,DNA样品的冰冻速率以及冻存温度会影响DNA降解。低温水解会促使DNA样品内产生冰内裂缝。有研究表明,糖类物质能够有效减少DNA嵌入在玻璃体时的开裂。
 
  自然界总是给科学家欣喜。英国牛津大学曾对西伯利亚和新西兰采集的土壤标本进行研究时发现,DNA可以在土壤中保存40万年。他们对土壤样本中发现的古代猛犸和恐鸟的DNA进行分析后证实,DNA自然保存的时间远比人们想象的要长,到目前为止,科学家对早期生物的研究主要还是依赖保留在岩石和土壤中的化石,这一发现启发史前研究者,在化石之外还可以试试DNA。
 
  目前的人工合成的遗传物质,需替换到原有细胞中,全新的人造全基因组再发挥作用,开启组装新生命。DNA发挥作用的细胞环境还没有实现人工生产。
 
  “以后可能有用,前提是合成生物学中人工合成生命相关技术发展成熟。按照现在科技的发展速度也不好说,从合成生物学学科建立到现在还不到20年,已经进展到单细胞真核生物染色体组的合成了,未来可能不断加速。”张德文说。
 
  关于太空永久保存DNA的再次启用,有着更多的科幻色彩。如果人类灭绝了,或许会被外星人发现,重新再造人类这个物种。未来需要想象。随着长征十一号运载火箭的一声轰鸣,在地球上几近消失的华南虎DNA(脱氧核糖核酸)被存储在特制容器中向太空飞去。与华南虎DNA干粉同行的,还有金丝猴、天行长臂猿、蕙兰、水稻、大豆、三七、蒲公英等动植物的基因样本。
 
        物理方面,太空辐射、紫外线中的高能粒子,能使DNA断裂氧化。这就是为什么紫外线或核辐射会造成基因变异。高温高压环境也会对DNA的稳定性产生影响。
 
  将DNA在缓冲溶液中保存,4℃可以保质几天。-20℃可以保存几周,这些在普通冰箱就可以实现。现在的实验条件比之前大幅提高,很多实验室都会有-80℃的冰箱,可保存几个月。几年的话,需要离开水环境,即不给水解酶发挥作用的环境,例如DNA干粉在液氮中保存。
 
  然而超低温冰箱和液氮的存储都将耗费大量能源,有研究一直在摸索常温下的DNA有效保存。有资料显示,乙醇等可以有效减少DNA链的断裂,DNA可在室温下保存两年后仍具有90%的原始螺旋结构。通过固相吸附等技术也可实现在常温下的多年保存,例如经化学处理的纤维素基质可使DNA免受核酸酶、氧化剂以及细菌等的危害,经由该基质保存22年的血液样品也能够在法医遗传学上完成STR(一种名叫“短串联重复序列测定”的亲子鉴定方法)实验。
 
  除了在温度、溶剂、基质上想办法,科学家还尝试在DNA的形态上发展出存储好方法。与DNA溶液相比,固态的稳定性更加优良,乙醇沉淀、空气干燥、冻干干燥均为DNA干燥方式。干燥处理不仅能降低DNA样品中分子流动性,而且还极大地消除了DNA水解反应。烘干、冷冻冻干机等干燥方式均可以有效减小DNA样品中水分子,但是在干燥过程中所产生的剪切力也会对长链DNA分子造成一定破坏。
 
  
 
点击次数:  更新时间2019-01-22  【打印此页】  【关闭