Tag Archives: Biology

ใช้ยีสต์และรหัสพันธุกรรมเป็น Logic Gate

ไปอ่านเจองานวิจัยจาก University of Washington มาครับ ดัดแปลงรหัสพันธุ์กรรมในยีสต์ ให้ทำงานเหมือน NOR gate ในวงจรดิจิทัล โดยใช้เทคนิค CRISPR ซึ่งมักมีข่าวฮือฮาว่าใช้ตัดต่อรหัสพันธุกรรมเพื่อรักษาโรคได้

เท่าที่เห็นในวงจรดิจิทัล NOR gate จะถูกสร้างออกมาเหมือนๆ กันหมด แล้วใช้สายสัญญาณเชื่อมต่อ input หรือ output ของพวกมันเข้าด้วยกันเพื่อทำเป็นวงจรแบบ combinational logic แต่งานนี้เท่าที่อ่านดู NOR gate แต่ละตัวจะไม่เหมือนกัน โดยจะประกอบขึ้นมาจากจากทางเลือก input ได้ 400 แบบ และ output ได้ 20 แบบ ๖๗คือกำหนดการเชื่อมสัญญาณตั้งแต่ตัวเกตเลย ไม่ใช่มาร้อยสายทีหลัง

ถ้าสร้าง NOR gate มากกว่าหนึ่งตัวที่เอามาต่อทำงานเหมือนในวงจรดิจิทัลได้ ซึ่งก็คือเรามี NOT และ OR gate อยู่ในมือ ก็สามารถสร้าง logic gate แบบอื่นๆ เช่น AND, NAND, XOR gate ได้ (ใช้พีชคณิตแบบบูลมาช่วย) แต่จะว่าไปสงสัยต้องอ่านตำราชีวะเพิ่มเสียแล้วเรา

ที่มา https://www.nature.com/articles/ncomms15459 รหัสวัตถุดิจิทัล DOI: 10.1038/NCOMMS15459
ผ่านทาง https://www.sciencedaily.com/releases/2017/05/170525085123.htm

ผลิตเชื้อเพลิงเหลว จากใบไม้เทียมชีวภาพ

ถ้าใช้จุลินทรีย์มาช่วยผลิตไฟฟ้า ก็มีทั้ง microbial fuel cell (MFC) หรือการผลิตเชื้อเพลิงในรูปของก๊าซ ก็มีบ่อหมักก๊าซชีวภาพ (biogas) อยู่แล้ว แต่ผลงานจาก Harvard ชิ้นนี้ผลิตได้เชื้อเพลิง isopropanol ซึ่งเป็นของเหลว ก็น่าจะบรรจุลงถังหรือพกพากันได้ง่ายๆ กว่าก๊าซหรือรอการชาร์จแบต และผลงานเป็นการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย เลยเรียกมันว่า “ใบไม้ชีวภาพ” (bionic leaf 2.0) ทำเทียมจากแบคทีเรีย

ใช้แบคทีเรีย Raistonia eutropha ที่มีความสามารถในการตรึงคาร์บอนไดออกไซด์เมื่ออยู่ในภาวะบางอย่าง เช่นมีก๊าซไฮโดรเจนอยู่ด้วย แต่ในการผลิตไฮโดรเจนนั้น เดิมใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาคือ nickel-molybdenum-zinc alloy ก็เจอผลข้างเคียงว่าจะได้สารจำพวก reactive oxygen species (ROS) ซึ่งเป็นอันตรายกับ DNA ของแบคทีเรีย ผลงานนี้จึงใช้ cobalt-phosphorous alloy เพื่อเลี่ยงปัญหา

อันที่จริง ถ้าใช้พวกสาหร่ายผลิตน้ำมันก็น่าจะผลิตเชื้อเพลิงเหลวได้ออกมาเหมือนๆ กัน แต่ผลงานนี้บอกว่าเมื่อใช้ร่วมกับระบบ photovoltaic ผลิตไฟฟ้าแล้ว (เอาไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ ไปแยกน้้ำให้ได้ไฮโดรเจนแล้วส่งให้แบคทีเรีย) ได้ประสิทธิภาพรวมราว 10% สูงกว่าการสังเคราะห์แสงตามธรรมชาติ

คลิปจาก Harvard ว่าได้ทำอะไรบ้าง เห็นผลงานจริงๆ ที่สร้างขึ้นมา

แต่ผมว่าคลิปเก่า ที่เกี่ยวกับงานนี้ จากผู้สื่อข่าว ทำให้เห็นภาพหลักการทำงานมากกว่า

ที่มา http://news.harvard.edu/gazette/story/2016/06/bionic-leaf-turns-sunlight-into-liquid-fuel/
http://science.sciencemag.org/content/352/6290/1210
รหัสวัตถุดิจิทัล DOI: 10.1126/science.aaf5039

ปล. ของ Berkeley http://www.sciguru.org/newsitem/13834/soil-microbe-super-efficient-biofuel-factory-scientists-explores-way-create-biofuels-minus-photosy

ปล. ขยายความเล็กน้อย งานนี้เป็นการจัดสภาพแวดล้อมให้แบคทีเรียดำรงชีพแบบ Lithoautotrophic โดย litho หมายถึง “หิน” คือได้ electron จากสารอนินทรีย์ ในกรณีนี้ สารอนินทรีย์คือไฮโดรเจน (H2 -> 2H + 2e-) ส่วนคำว่า auto หมายถึงได้แหล่งคาร์บอนมาจากการดูดคาร์บอนไดออกไซด์ได้เอง ไม่ต้องมาจากสารอินทรีย์ แบคทีเรียจึงได้รับ H2 และ CO2 มาผลิตเชื้อเพลิงให้เรา

https://en.wikipedia.org/wiki/Primary_nutritional_groups#Energy_and_carbon
[pdf] https://www.uni-due.de/imperia/md/content/water-science/4511_14___ws0809_sergej__nikolaevitch_winogradsky.pdf

Phenotype

โครโมโซมเพศ XY ก็อาจมีโรคทางพันธุกรรมหรือการกลายพันธุ์ที่ทำเกิดมามี phenotype เป็นหญิงก็ได้ เช่น Androgen insensitivity syndrome หรือกลับกัน XX เกิดเป็นชายก็ได้

สร้างเครื่องจักรจิ๋วผลิตโปรตีนเลียนแบบกระบวนการในเซลล์ได้แล้ว

ไปเจอข่าวน่าสนใจมาครับ นักวิทยาศาสตร์ที่แมนเชสเตอร์ สามารถสร้างเครื่องจักรขนาดโมเลกุล ที่เลียนแบบการทำงานของไรโบโซม http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-20987065 โดยไรโบโซม (ribosome) ที่อยู่ภายในเซลล์ทำหน้าที่สร้างโปรตีนตามคำสั่งจาก mRNA จากนิวเคลียสของเซลล์ โดยเอากรดอะมิโนเป็นวัตถุดิบ งานนี้มาจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ครับ โดยใช้ rotaxane ซึ่งเป็นเครื่องจักรระดับโมเลกุลที่ประกอบด้วยแท่งเป็นแกนและมีแหวนรอบแกนนั้นซึ่งมีแขนกลติดอยู่แล้วแหวนก็จะเคลื่อนไปตามแกนแล้วใช้แขนกลนั้นหยิบกรดอะมิโนที่อยู่ตามแกนมาประกอบเป็นโปรตีน สร้างโปรตีนแล้วได้อะไร ก็เพราะสารเคมีในร่างกาย ยาบางอย่างหรือแม้แต่ภูมิต้านทานภูมิคุ้มกัน ก็คือโปรตีน งานนี้ถ้าพัฒนาต่อก็จะสร้างสิ่งเหล่านี้ได้ตามใจชอบครับ บทคัดย่อของงานนี้ที่นี่ครับ http://www.sciencemag.org/content/339/6116/189.abstract