DNA, utile per conservare l'informazione per l'eternità

[Redazione di Hardware Upg]

Link alla notizia: http://www.businessmagazine.it/news/...ita_56124.html

Il DNA può essere usato per stoccare informazione digitale, ma presenta qualche problema nella conservazione a lungo termine. Un gruppo di ricercatori svizzeri ha provato a risolvere il problema usando particolari nanosfere di vetro

Click sul link per visualizzare la notizia.

[htpci]

bene! tra qualche anno chi scoprira' di essere imparentato con ezio auditore???

[palleggiatore]

il termine virus assumerà una sfumatura diversa, in ambito informatico se non altro.
comunque non vedo con favore questa commistione con la biologia, le conseguenze sono ignote e i rischi potenziali incredibili.

[cdimauro]

Non vedo perché: tutta la materia è costituita da atomi.

[keysersoze882]

letto con interesse l'articolo,ma ammetto di averci capito poco..

[Petardo238]

ho come l'impressione che siamo alla fase "forse si potrà farlo", ma che allo stato attuale non abbiamo niente in mano.

[rockroll]

Originariamente inviato da keysersoze882

letto con interesse l'articolo,ma ammetto di averci capito poco..

In effetti c'era poco da capire su una cosa così (IMHO) campata in aria.

Per conservare informazioni digitali per me è proprio da folli pensare di imitare la natura, che proprio sulla possibilità di errore basa il suo punto di forza, cioè l'evoluzione!
Noi ed altri esseri viventi siamo il risultato di una serie infinita di piccoli errori che hanno portato alla diversificazione delle caratteristiche, in positivo ed in negativo: è stata la dura legge della sopravvivenza competitiva a far prevalere le varianti positive, in quanto le negative portavano all'insuccesso ed all'estinzione.
(Ancor oggi se non sei dotato in tutti i sensi non scopi o scopi poco, e chi scopa più di te ha più possibilità di te di promuovere nel futuro il suo geni caratteristici).

Altra cavolata: per tre punti passa un cerchio (circonferenza, caso di conica particolare), ma credo proprio che di coniche generiche come la parabole ne passino qualcuna di più...
Se poi dobbiamo affidarci alla ridondanza per gestire sistemi di correzione d'errore più o meno efficaci, non è meglio adottare sistemi di memorizzazione meno soggetti all'errore?

O forse dico cavolate vista l'ora? Se mi confutate non mi offendo.
.

[corgiov]

Se l’aggeggio utilizzato sarà proprio quello che si vede in fotografia, allora gli scienziati svizzeri hanno letto il romanzo The Genetic Scanner — Revision 3.0! Al posto del laser, però, c’è un connettore USB.

[tiMo]

Non è campata in aria, e stai facendo un pò di confusione.

Secondo le ultime ricerche, la teoria dell'evoluzione da sola non riesce a spiegare molti dei fenomeni che osserviamo.

A ciò si aggiunga che in natura ci sono tantissimi sistemi che sfruttano gli errori per amplificare il segnale o ottenere qualche altro risultato, come ad esempio, la conservazione dell'informazione (ad es. vedi la risonanza stocastica). Ne sappiamo ancora molto poco ma questa è una delle sfide del XXI secolo.

A mio avviso la vera sfida è "craccare" il sistema DNA, cioè capire come fa a mantere l'informazione e a correggere gli errori indotti dalle mutazioni. Ci sono geni che tutti gli esseri viventi posseggono e che risalgono a miliardi di anni fa. Nessuno conosce il meccanismo che ha permesso a questi geni di mantenersi per così tanto tempo correggendo gli errori.

Se riuscissimo a capirlo potremmo usare il sistema DNA in tutta la sua potenza e non "semplicemente" (si fa per dire) sfruttare codici di correzione dell'errore importati dall'esterno.

Ciao tiMo

Originariamente inviato da rockroll

In effetti c'era poco da capire su una cosa così (IMHO) campata in aria.

Per conservare informazioni digitali per me è proprio da folli pensare di imitare la natura, che proprio sulla possibilità di errore basa il suo punto di forza, cioè l'evoluzione!
Noi ed altri esseri viventi siamo il risultato di una serie infinita di piccoli errori che hanno portato alla diversificazione delle caratteristiche, in positivo ed in negativo: è stata la dura legge della sopravvivenza competitiva a far prevalere le varianti positive, in quanto le negative portavano all'insuccesso ed all'estinzione.
(Ancor oggi se non sei dotato in tutti i sensi non scopi o scopi poco, e chi scopa più di te ha più possibilità di te di promuovere nel futuro il suo geni caratteristici).

Altra cavolata: per tre punti passa un cerchio (circonferenza, caso di conica particolare), ma credo proprio che di coniche generiche come la parabole ne passino qualcuna di più...
Se poi dobbiamo affidarci alla ridondanza per gestire sistemi di correzione d'errore più o meno efficaci, non è meglio adottare sistemi di memorizzazione meno soggetti all'errore?

O forse dico cavolate vista l'ora? Se mi confutate non mi offendo.
.

[bobafetthotmail]

In questo articolo parlano di un metodo per conservare informazioni digitali per tempi molto lunghi e in condizioni schifose. Stoccaggio a lungo termine.

Originariamente inviato da rockroll

Per conservare informazioni digitali per me è proprio da folli pensare di imitare la natura, che proprio sulla possibilità di errore basa il suo punto di forza, cioè l'evoluzione!

Intanto il grosso dell'evoluzione è avvenuto perchè il DNA viene costantemente replicato e manipolato, se lo lasci stare in un ambiente relativamente protetto è una molecola piuttosto stabile.
Certo, non gradisce radiazioni ionizzanti o reagenti chimici potenti, ma non è che altri supporti digitali se la passino molto meglio.

In questo caso, stanno copiando la natura nel caso specifico del DNA ottenuto da fossili o resti mummificati (mummificazione naturale, gli egiziani non c'entrano), che appunto sono in grado di essere letti e sequenziati nonostante la creatura sia ormai un fossile o una mummia, estinta da migliaia o milioni di anni.

Prendono del DNA e lo infilano in microsfetette di vetro per proteggerlo dagli agenti chimici.

(Ancor oggi se non sei dotato in tutti i sensi non scopi o scopi poco, e chi scopa più di te ha più possibilità di te di promuovere nel futuro il suo geni caratteristici).

Più complesso.
La variabilità genetica di una popolazione è fondamentale per la sopravvivenza della specie, visto che al cambiare delle condizioni le caratteristiche che ti davano vantaggi o svantaggi possono invertirsi o cambiare.
Quindi non è che sia tutto o bianco o nero, ci sono tratti più presenti e meno presenti, solo quelli veramente veramente veramente svantaggiosi scompaiono, sennò restano in minoranza ma continuano ad esistere.

Altra cavolata: per tre punti passa un cerchio (circonferenza, caso di conica particolare), ma credo proprio che di coniche generiche come la parabole ne passino qualcuna di più...

Bastava googlare 3 secondi e trovi mille conferme che sì, per 3 punti passa solo una parabola. è matematica dele superiori eh? http://www.cnuto.it/lezioni/scienze/...tica/parabola/

Se poi dobbiamo affidarci alla ridondanza per gestire sistemi di correzione d'errore più o meno efficaci, non è meglio adottare sistemi di memorizzazione meno soggetti all'errore?

Se esistessero li useremmo. Il DNA è una molecola estremamente conveniente perchè è facile da manipolare (oggigiorno) e moderatamente resistente e stabile nel tempo anche in condizioni schifose.
Ma soprattutto è estremamente denso, puoi codificare quantità immense di informazione e usare sistemi estremamente ridondanti senza occupare più spazio di una cappocchia di spillo.

Originariamente inviato da tiMo

capire come fa a mantere l'informazione e a correggere gli errori indotti dalle mutazioni. Ci sono geni che tutti gli esseri viventi posseggono e che risalgono a miliardi di anni fa. Nessuno conosce il meccanismo che ha permesso a questi geni di mantenersi per così tanto tempo correggendo gli errori.

I sistemi di replicazione del DNA sono in grado di rilevare gli errori eh? le DNA polimerasi umane sbagliano un nucleotide ogni miliardo e rotti, quindi se va male introducono una singola mutazione per replicazione completa.
Il codice genetico funziona a triplette (viene letto a blocchi di 3 lettere) e di solito più triplette corrispondono (vengono tradotte nello) allo stesso amminoacido, inoltre le sequenze di DNA con funzione strutturale o regolatrice o altro sono molto più prevalenti delle sequenze con geni fondamentali.

Ci sono inoltre sistemi di rilevamento e riparazione attiva degli errori nel DNA in tutti gli organismi viventi, con decine se non migliaia di classi di proteine di vario tipo coinvolte.

C'è anche il fatto che le cellule normali in un organismo pluricellulare non sono autorizzate a riprodursi, solo delle classi speciali di cellule (staminali) che stanno in zone più protette sono autorizzate a farlo indefinitamente.

C'è anche un meccanismo di autodistruzione, se la cellula di un organismo multicellulare rileva danni irreversibili al DNA avvia una procedura di autodistruzione controllata (apoptosi), lo stesso tende ad avvenire dopo un certo periodo di tempo predeterminato a seconda del tipo di cellula.

Diciamo che non è un sistema perfetto, ma non si può certo dire che non faccia il possibile per evitare errori.

[tiMo]

Infatti è quello che ho scritto, gli esempi che tu riporti ne sono riprova. Però ancora non si conosce dal punto di vista fisico/matematico come questi processi di correzione agiscono veramente.

Ad esempio ci sono diverse teorie ma nessuno ha ancora dimostrato il nesso fra la degenerazione del codice genetico e la correzione dell'errore. C'è bisogno di investire molto di più in matematica, statistica e fisica rispetto a quanto fatto finora, ma questo è un altro discorso.

ciao tiMo

Originariamente inviato da bobafetthotmail

I sistemi di replicazione del DNA sono in grado di rilevare gli errori eh? le DNA polimerasi umane sbagliano un nucleotide ogni miliardo e rotti, quindi se va male introducono una singola mutazione per replicazione completa.
Il codice genetico funziona a triplette (viene letto a blocchi di 3 lettere) e di solito più triplette corrispondono (vengono tradotte nello) allo stesso amminoacido, inoltre le sequenze di DNA con funzione strutturale o regolatrice o altro sono molto più prevalenti delle sequenze con geni fondamentali.

Ci sono inoltre sistemi di rilevamento e riparazione attiva degli errori nel DNA in tutti gli organismi viventi, con decine se non migliaia di classi di proteine di vario tipo coinvolte.

C'è anche il fatto che le cellule normali in un organismo pluricellulare non sono autorizzate a riprodursi, solo delle classi speciali di cellule (staminali) che stanno in zone più protette sono autorizzate a farlo indefinitamente.

C'è anche un meccanismo di autodistruzione, se la cellula di un organismo multicellulare rileva danni irreversibili al DNA avvia una procedura di autodistruzione controllata (apoptosi), lo stesso tende ad avvenire dopo un certo periodo di tempo predeterminato a seconda del tipo di cellula.

Diciamo che non è un sistema perfetto, ma non si può certo dire che non faccia il possibile per evitare errori.

[bobafetthotmail]

Originariamente inviato da tiMo

Infatti è quello che ho scritto, gli esempi che tu riporti ne sono riprova. Però ancora non si conosce dal punto di vista fisico/matematico come questi processi di correzione agiscono veramente.

Semmai non si conoscono molti degli attori specifici perchè trovare una proteina particolare dentro una cellula che ha mille mila tipi diversi di proteine circolanti è un pò un casino.

Ma comunque ci sono proteine sensore che rilevano i danni semplicemente perchè hanno un sito di legame specifico per legarsi a filamenti di DNA tranciati (chiaro segno che c'è un danno) e avviano la procedura in vario modo. Tipo il complesso proteico MRN, che è un enzima, è chimicamente attratto dalle estremità tranciate di DNA a doppio filamento e contiene porzioni in grado di risaldare i filamenti o porzioni per attivare proteine diverse per riparare danni differenti.

Funziona come una reazione chimica con catalizzatori, niente di più.

Ad esempio ci sono diverse teorie ma nessuno ha ancora dimostrato il nesso fra la degenerazione del codice genetico e la correzione dell'errore.

Cosa vuoi dire? Quasi tutte le proteine note nel processo sono state testate o in vitro o nei topi knock out, non è che ci sono solo teorie campate per aria.

[tiMo]

Originariamente inviato da bobafetthotmail

Semmai non si conoscono molti degli attori specifici perchè trovare una proteina particolare dentro una cellula che ha mille mila tipi diversi di proteine circolanti è un pò un casino.

No, anche se conoscessimo tutte le proteine questo non basta di certo a capire come funzionano e interagiscono.

Originariamente inviato da bobafetthotmail

Cosa vuoi dire? Quasi tutte le proteine note nel processo sono state testate o in vitro o nei topi knock out, non è che ci sono solo teorie campate per aria.

Nessuna di queste teorie è campata in aria, stiamo semplicemente parlando di livelli diversi. Tu parli di processi a livelli che sono più macro dove diverse proteine hanno funzioni codificate da un punto di vista chimico.

Il livello di cui parlo io è più basso e informazionale e si riferisce a meccanismi diversi rispetto a quelli che hai in mente te, proprio perchè ce ne sono molti. Prendi ad esempio il ribosoma, come fa a rimanere sincronizzato ed evitare il frame-shift? E' un problema matematico, la chimica c'entra solo perchè poi la funzione si manifesta come una reazione chimica ma questo non significa nulla. Capire veramente come funzionano i meccanismi di correzione dell'errore implica una comprensione matematica e fisica.

[bobafetthotmail]

Originariamente inviato da tiMo

No, anche se conoscessimo tutte le proteine questo non basta di certo a capire come funzionano e

interagiscono.

Guarda che alla scala di cui si parla, se sai che forma ha la molecola (non è così facile ma si sta facendo) riesci a saltarci fuori. Vedi sotto.

Prendi ad esempio il ribosoma, come fa a rimanere sincronizzato ed evitare il frame-shift?

Il meccanismo di funzionamento non lo permette.
Vedi questa animazione

il nastro in basso è il RNA che viene letto, il ribosoma è formato dalla nuvoletta verdina e dalla nuvoletta gialla (la forma rappresenta la forma fisica a livello molecolare, non è casuale)

I cosi blu che arrivano sono i tRNA, RNA particolare che presenta una interfaccia che si lega a una tripletta specifica e in coda porta l'amminoacido corrispondente alla tripletta. le cose azzurre sono proteine ausiliarie.

il filino nero che si allunga sopra ai tRNA è il polipeptide/proteina in formazione.

Le molecole di ATP/GTP bruciate per fare il lavoro non sono mostrate, ma sono presenti in soluzione.

Dopo un pò una estremità esce dal ribosoma, e in questo caso presenta una sequenza di amminoacidi che la identifica come "proteina da produrre in ambiente controllato", e la proteina azzurra grande che è presente nelle vicinanze si lega a questa sequenza e con la coda blocca l'ingresso al ribosoma.
Quella proteina espone dei siti di legame per interfacciarsi con una proteina canale (proteina azzurra che ha a destra e a sinistra quella roba con le X che si muovono, che è una membrana cellulare del Reticolo Endoplasmatico Rugoso, un sistema di membrane/cisterne interno alla cellula), e poi vedi che la proteina finisce oltre e va nel RER.


Nota come arrivano anche altre molecole orientate male ma rimbalzano. Tutto questo lavoro funziona come una reazione chimica standard. Deve esserci una collisione tra molecole, e devono essere orientate correttamente.
è un calcolo probabilistico influenzato dalla forma delle molecole, da quanto è specifico l'orientamento necessario alla reazione, da concentrazione e temperatura dei reagenti.

[tiMo]

Originariamente inviato da bobafetthotmail

Il meccanismo di funzionamento non lo permette.
[...]

Non è vero. E' evidente che non conosci l'argomento. Se ti interessa veramente il tema ti consiglio di informarti sulle ricerche degli ultimi 20 anni (non su animazioni e spiegazioni da primo anno di università).

Voglio esserti di aiuto, puoi partire da qui

http://en.wikipedia.org/wiki/Translational_frameshift

e qui

http://csbj.org/articles/e201204002.pdf

http://iopscience.iop.org/1478-3975/11/1/016009/

In quest'ultimo articolo del 2014 gli autori scrivono:


"Although recognized for over 25 years, the molecular and physical mechanism of −1 frameshifting remains poorly understood."


te lo devo tradurre o ti è chiaro?

[bobafetthotmail]

Originariamente inviato da tiMo

Non è vero. E' evidente che non conosci l'argomento.

Temo che qui non ci siamo capiti. "frameshift" è solo spostamento della chiave di lettura, e il meccanismo di usare due tRNA alla volta evita il frameshift che potrebbe avvenire per errore se ne usasse solo uno.
Da come hai scritto sembrava che chiedessi come fa il ribosoma a non sbagliare quando legge il RNA (che è una domanda legittima). Io ho risposto di conseguenza. Chiedo scusa per averti trattato come un poppante lol.

http://iopscience.iop.org/1478-3975/11/1/016009/
In quest'ultimo articolo del 2014 gli autori scrivono:
"Although recognized for over 25 years, the molecular and physical mechanism of −1 frameshifting remains poorly understood."

Da quello che ho capito c'è una sequenza specifica che fa qualcosa di non chiaro, ma è una sequenza specifica che interagisce con il ribosoma con un meccanismo non chiaro.

Ma non è un errore, è relativamente prevedibile (nei virus almeno), e ha uno scopo utile. O no? Non avviene a caso.