永远的"多利"——"多利"羊问世10年之际科学家再次探讨其科学价值

10年前的1996年7月5日,世界上第一头“无性繁殖”的绵羊——“多利”在英国爱丁堡罗斯林研究所培育成功,这也是世界上第一只用动物的体细胞复制出来的哺乳动物。几个月后,英国《自然》杂志刊文,向全世界公布了这一重大科学成就。旋即,“多利”羊、“克隆”等名词风靡世界,一批批克隆动物此后相继问世。“多利”羊对经典发育生物学、细胞生物学的冲击是根本而深远的,以至于10年后的今天,全球范围内的生物学家依然在思考“多利”羊留下的遗产,由“多利”羊引出的一系列课题依然在考验当代生命科学家的智慧。为了纪念20世纪最伟大的科学成就问世10周年,同时也想借此机会梳理一下未来克隆技术领域若干有待攻克的突破口,《文汇报》记者江世亮回访了9年多前参加该报召开的探讨“多利”羊问世科学意义的两位知名学者——中科院院士、细胞生物学家施履吉先生和中国工程院院士、分子遗传学家曾溢滔先生。     

反向转录的发现——分子生物学的一个重要成就

现代生物学的主要目标之一是研究生物体内信息是如何隐藏在分子结构之中,而这种信息又是如何从一个分子向另一个分子转移的。许多生命的重要现象,如胚胎细胞的分化,正常细胞转变成肿瘤细胞等重大课题,只有在弄清上述问题后,才有可能得到根本解决。五十年代以来,人们已经搞清楚了,细胞的遗传信息是藏在一种叫做脱氧核糖核酸的生物高分子中。脱氧核糖核酸简称为DNA。DNA由两条长链分子组成。它们相互绕在一起构成了一种所谓双螺旋的结构。DNA虽然是一个极大的分子,但它主要由四种不同的碱基组成。四种碱基以各种不同的次序排列,就构成了不同的DNA分子。生物体内的“信息”就是通过这种方式,“写在”DNA分子上。在正常细胞里,     

DNA：生物学的“建筑材料”—生物学家埃里克·温弗里谈DNA独特的化学特性

电子计算机的威力人所尽知，但涉及到与物理世界有关的复杂任务—比如某种昆虫的构成—还得寄望于对DNA的深入研究。曾于2000年获得“麦克阿瑟天才奖”的埃里克·温弗里（Erik Winfree），一直在潜心研究存储遗传生命信息的DNA；而人类的细胞正是利用这类遗传分子的信息来构建蛋白质，形成了我们的身体结构并做着与生命存在相关的几乎所有工作。目前，温弗里正在利用DNA独特的化学特性，旨在使其像计算机那样来处理信息（被称为DNA分子计算或DNA分子编程的新颖学科），甚至以DNA分子为“脚手架”构建起有用的结构。不久前，温弗里就其对生命起源的理解以及DNA的化学特性对未来可能产生的影响，接受了《发现》杂志资深编辑斯蒂芬·卡斯（Stephen Cass）的采访。     

"末日之钟":地球毁灭只有5分钟?

今年1月17日,《原子科学家公报》组织宣布：把“末日之钟”的时间从晚11时53分拨快2分钟,至晚11时55分。该组织是1945年由参与研究世界第一颗原子弹的美国科学家创立的,主旨是反对使用核武器。两年后。《原子科学家公报》杂志设立了“末日之钟”。“末日之钟”表盘上只有4个圆点,划分从晚11时45分至午夜零时的15分钟。     

一种图顶点着色DNA计算机模型

设计了一种专门用于求解图顶点着色的DNA计算机. 该计算机的主体是由一个可变温度的聚丙烯酰胺凝胶电泳构成. 可变温度的电泳由3部分组成, 分别为“解链区”、“非解区”和“解区”. 它们对应的可控温度分别为T_m1, T_m2和T_m3. 本文介绍了该计算机的基本结构与基本原理, 给出了存储库的构建方法, 特别讨论了编码问题, 并成功地对5个顶点的图给出了系统的生物操作与生化实验.     

复杂的RNA与复杂的基因组

根据分子生物学的“中心法则”(central dogma)．遗传信息在几乎所有生物体内都是从DNA传递到RNA，然后再从RNA流向蛋白质。显然，RNA是一座“桥梁”，负责DNA和蛋白质之间信息的流通。在这个过程中，首先是将基因组DNA上的基因信息“复写”到一种称为mRNA的RNA分子上，然后再将mRNA含有的基因信息“翻译”为构成蛋白质的氨基酸序列。     

DNA计算机:细胞内的医生

DNA计算机将变成世界上最小的医疗箱 :它可以诊断疾病 ,并且自动地分配药品以治疗疾病。现在这种计算机仍处在试管研究阶段 ,还需要几十年才能用于实际生活。这种计算机非常小 ,一万亿个这样的计算机只相当于一滴水那么大。但是它能让你看见将来人类身体内的分子运转 ,测定疾病     

飞向火星(之八)

“芳名夕照”的火星景观在《火星报》头版发表,还配发了我们的照片,自然引起了世界轰动,我们俩自然成了年轻一代的偶像。太原航天中心与火星局给我们发来了联合“嘉奖令”,月球长城站全体     

分子计算机能取代传统计算机吗?

分子计算计划就是尝试利用分子计算的能力进行信息的处理。换言之 ,就是尝试用分子发展多用途计算机。 1994年 ,Ｌ·阿德拉曼 (Ｌ .Ａｄｌｅｍａｎ)发表了用生物分子 (ＤＮＡ)制造多用途计算机的突破性论文 ,这时分子计算的思想才算真正确立。此后 ,利用ＤＮＡ分子进行计算被普遍称作“ＤＮＡ计算”。除了阿德拉曼所用的方法之外 ,人们曾通过多种途径探索过分子水平上的信息处理 ,但ＤＮＡ计算与先前其他方法的本质区别在于 :它旨在基于普通计算的理论而建造多用途的计算机。这似乎是由ＤＮＡ分子的特性所决定的 ,这种特性就是四个天然碱基…     

人类的造物主情结——科幻小说中的“机器人”题材

科幻小说中的“机器人”概念 “机器人”一词在欧美并不仅仅指区别于“蓝领”和“白领”之外的“钢领”工人,而是泛指一切由人工技术制造出的智能形式,其中也包括了由生物复制和化学合成的“人工人”。事实上由英国女作家玛丽·雪莱创作的、出版于1818年的世界上第一篇科幻小说《弗兰肯斯坦》,就是一部有关“人造人”的故事。玛丽·雪莱的“人造人”是利用死人器官拼凑而成的,最后施以电击使之复活。 不过率先使用“机器人”一词的则是捷克作家卡列尔·恰佩克,他在第一次世界大战后写出的讽刺作品《洛桑的万能机器人公司》《R.U.R》)中,第一次使用了     

DNA分子写“DNA”

新年第一期出版的国际纳米界权威杂志《纳米通讯》封面一反以往的虚拟画面,而是三个“笔迹”稍有歪扭的“DNA”字母。这3个字母可不是用笔写出来的,而是通过纳米操纵技术,用单个DNA分子长链书写的,每个字母长仅300纳米、宽200纳米。日前,《纳米通讯》用整整4页篇幅,图文并茂地报道了这项纳米科技与生物学结合的重大突破。     

DNA分子计算与DNA计算机的研究进展

生物分子计算与DNA计算机是计算机科学和分子生物学交叉产生的新兴领域. DNA计算机的特点是具有超强的并行运算能力和巨大的数据存储能力, 因而被认为有望解决电子计算机所面临的评价问题. 本文在介绍DNA计算机的基本概念基础上, 围绕DNA计算机的原理、计算模型和在多方面的应用等关键问题, 分析讨论了粘贴模型、剪接模型和等价检查模型等常用的DNA计算模型, 并对DNA计算机在NP问题、遗传分析与临床诊治、防伪和译码技术以及游戏与机器人等领域的研究进展和应用前景进行了探讨. 最后讨论了DNA计算机未来可能的发展方向.     

人类基因组测序引起世人瞩目

人类基因组序列第一部分今日问世 由世界各国科学家联合参与、旨在破译人体细胞全部遗传密码的“人类基因组计划”取得第一次堪称里程碑的重大突破。今天，英国剑桥桑格中心的伊恩·邓纳姆（Ｉａｎ Ｄｕｎｈａｍ）及其同事在《自然》杂志上发表了２２号染色体的基因序列。２２号染色体是人类２３对染色体（位于细胞核内分离的ＤＮＡ分子）中次小的一对。 ２２号染色体的ＤＮＡ序列测定是包括美国、英国和日本在内的世界各国研究人员大规模联合攻关的结果。尽管它还含有一些小空白（由于技术原因尚未测序的ＤＮＡ段落），但仍不失为一项令人…     

"计算能"颠覆世界

明天的计算机将很小,能听懂我们的语言,随时随地陪着我们,并且把我们同整个世界的“计算能”联系在一起。     

与生物化学家保罗·伯格对话--生物学家应该支持干细胞研究

美国斯坦福大学的生物化学、荣誉教授保罗·伯格(PaulBerg),曾因研究操纵基因重组DNA分子而荣获1980年诺贝尔化学奖。在20世纪70年代初期,他将两种不同物种的基因通过剪切后拼接在一起,人工构成了世界上第一个重组DNA杂交分子。现在这项技术已成为遗传学和生物技术工业的支柱。伯格还在同一时期领导了一场不同寻常的运动并取得了巨大成就:科学家们自愿暂停了某些重组DNA的实验,直至他和他的同事们达成了协议——务必使经过生物工程改造的生物体释放到环境中的风险降到最低。不久前,《Discover》杂志的记者大卫·邓肯(DavidDuncan)采访了保罗·伯格,以下这次访谈的内容。     

"二级缓存"不能不谈

硬盘是计算机上运行速度最慢的部分。之所以需要更多的内存,最主要的目的是把全部所需的指令都保留在一级缓存、二级缓存和系统内存中。如果你的计算机不得不从硬盘驱动器获得指令,性能就会大幅下降。文字处理缓存小了没关系? 客户不是专门搞电脑的,听到二级缓存这一概念,如坠五里雾中。无奈只好请教销售商。销售商不知是真不懂,还是装不懂,往往言之凿凿地指教一番。先反问一句: “你买电脑做什么用?”回答说:“搞文字处理!”这种回答最多见。于是销售商     

运行于磁珠表面的可编程DNA计算机

后基因组时代涌现出DNA操作技术一系列新的应用, 其中包括建立在DNA分子基础上的生物计算机. 至今还没有在固体表面实现基于自动机原理的DNA计算的相关报道. 本文描述了一种可编程的DNA计算装置——具有图灵机部分功能的有限自动机, 并且将计算过程转移到了固体表面. DNA计算机主要由DNA分子(输入分子, 输出状态检测分子和充当软件的状态转移分子等)、DNA限制性内切酶及连接酶和所需的缓冲液组成, 可以自动地解决计算问题. 将荧光标记在输入分子的5′端, 以便于动态跟踪监测反应过程中的各种中间产物. 这些工作具有如下的特点: (1) 成功地在磁珠表面实现了可编程的DNA计算机——有限状态自动机. (2) 通过毛细管电泳直接监测所有的DNA计算中间产物. DNA计算机的超大并行计算能力具有通过自动控制来得以实现的可行性, 为在不久的将来把大规模的DNA计算和功能基因组研究结合起来奠定了基础.     

编撰人类基因组的"百科全书"

揭示人类自身所有遗传信息是1990年代国际科学界启动“人类基因组计划”的根本目标。当2001年初国际人类基因组测序联合体(International Human Genome Sequencing Consortium，IHGSC)和美国的塞莱拉(Celera)公司分别在英国《自然》周刊和美国《科学》周刊上发表人类基因组的“草图”时，科学家们发现，尽管这项工作取得了生命科学上里程碑式的成就，     

DNA在未来50年里……

“我们想提出一种令DNA研究更有趣的结构。这种结构包含着一些具有重要生物学价值的新特点。”通过这份著名的低调声明,1953年4月25日,詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克在《自然》杂志上宣布了他们关于DNA结构的发现。他们的模型以DNA晶体的x射线衍射模式为基础,最终解释了遗传物质是如何复制和传递信息的。它所引发的革命永远改变了生物学界。     

人类基因组计划取得重大成果第22号人类染色体全部破译

备受瞩目的人类基因组计划，是一项全世界科学家合作进行的宏伟的科学研究计划，其目标是破译人类细胞中的全都遗传密码。现在，这项跨世纪工程到达了它的第一个里程碑：第22号人类染色体被全部破译！这是迄今为止被完全破译的第一条人类染色体，英国剑桥大学桑格中心的伊安·敦汉姆及其同事在1999年12月2日出版的《自然》杂志上发表了该染色体的完整基因序列，《自然》杂志还以封面放事形式予以介绍。染色体是由DNA团块组成的，存在于每个细胞的细胞核中。第22号染色体是23对、杨条人类染色体中仅次于第2条染色体的最小的染色体，其DNA…