当艺术遇见科学

<正>将从珊瑚中获得的四种不同颜色的蛋白,分别转入大肠杆菌,使得大肠杆菌显现相应的颜色。然后就是发挥艺术灵感的时候了,你可以根据自己的想象,创作出奇妙的作品——这一切不只是纸上谈兵,在中国美术学院(南山校区)就开展了这样一场有趣的实验。而这次实验涉及的内容,是合成生物学家开创的一个全新领域——绘画。     

恐怖的“末日审判”——基因武器

人类在掌握了能够对自身进行重新设计的基因草图以后,也就走到了自身命运的最后边缘……基因工程技术":福音"还是"祸根"我们知道一切生物都具有遗传性,决定生物遗传特性的物质是基因。人们可以通过改变生物的基因组成,影响生物的遗传特性,按照人类的需要创造新的物种。新兴的基因工程技术将被广泛地应用于诸多领域,给人类带来了"福音",但同时也埋下了"祸根"。     

上帝的“手术刀”

正近些年,基因编辑技术飞速发展,现已在生物的各个方面有了突破性进展。许多专家和投资者认为基因编辑具有类似"手术刀"的潜力,可以从根本上治疗从癌症到罕见遗传病的大量疾病。相较于其他基因工程工具,基因编辑技术具有精确廉价、简单易用的特性,同时效果也非常强大。该技术发展迅速,已成为人类生物学、农业学和微生物学等领域专家中最受欢迎的基因编辑工具。科学家们对于如何利用基因编辑     

自杀的马铃薯

历史性的事件发生在1973年。当时,两名科学家从一只非洲爪蟾的DNA上提取一个基因,并将它移植到一个细菌当中。他们的实验创造了第一个在自己的DNA中有其他生物DNA的生活细胞。基因工程的一个普遍应用是将人类基因置入大肠杆菌。这些经过基因工程改造的微生物随后会产生某种物质     

多聚酶链反应（PCR）的应用：有机体和群体生物学

在过去的15年内,重组DNA技术的发展使得人们能在分子水平上对特殊的基因作详细地研究。生物科学的许多领域如遗传学、分子生物学、细胞生物学和发育生物学所获得的成果都是巨大的,这些进展的取得是对一定量的物种主要是人、鼠、果蝇、酵母和大肠杆菌的基因结构作充分分析的结果。     

与合成生物学的亲密接触

<正>生物技术的发展帮助人类实现了从发现生物到"制造"生物的转变。作为一门高度工程化的综合类学科,合成生物学似乎离我们非常遥远。但在贾斯丁·帕哈拉博士和朱莉·勒高特两位"生物极客"的带领下,我国部分青少年却有幸近距离接触到了合成生物学。我们特地选取了参与活动的几所学校,让参与实验的学生们谈谈通过这次     

超极蛛丝

美国科学家积多年艰辛探索和潜心研究在生物学诸多领域中取得了长足发展,他们在生物遗传工程和仿生学上的成就举世瞩目。近年来他们又对屈身人类脚下遍布全球的蜘蛛进行了广泛深入的探索并进行提取蜘蛛造丝基因。通过PCR技术在培养菌中转移拼合培植入造超级丝的伟大尝试。目前实验虽尚未取得结果但前景诱人,令人鼓舞。     

五招治癌备受期待

使用"开关"关闭"失控"基因 RNA干扰技术出现于20世纪90年代,它是进入2000年后人们最予以期待的一项生物医学发现,也给癌症治疗带来新的途径.RNA即核糖核酸,主要担任生命活动中传递信息的角色,负责传递DNA设计的"生命蓝图".简单地说,它参与一种细胞控制机制,掌握了这种机制,就等于掌握了某些单个基因的"开关",可以通过控制这个开关来掌控基因.美国哈佛医学院的癌症专家朱迪·利伯曼(Judy Lieberman)在评价RNA干扰技术时说,这是一种令基因"沉默"的技术,它的出现为我们开辟了一个"广阔的领域",我们可以在那里做很多想做的事,例如当生物体内某种现象得不到解释时,我们可以通过逐个地关闭基因以找到现象的根源,即寻找到生物体中导致某种现象发生的蛋白质和基因.这表明,RNA干扰为生物学家们提供了一种生物学研究的重要手段,所以利伯曼把RNA干扰的出现称为"沉默的革命".     

让大肠杆菌告诉你溶氧浓度

正生物学历史悠久,而基因工程作为它的一个分支在近几十年才有了蓬勃的发展。基因工程的新分支——合成生物学,作为一个名不见经传的"年轻小将",却毫不逊色于两位"老前辈"。这一分支,有着自己的特色和长处。其不同之处就在于"合成"二字,它把一个个有一定功能的DNA片段"拼接"成一个有具体功用的基因或序列,再送入所选择的生物体     

“生男生女魔盒”让人神魂颠倒

印度孟买一家公司近日在《印度时报》刊登的一则广告引起了舆论的喧哗。在广告中,这家公司宣称自己的一种产品是"从美国引进的最新技术,可以让你在怀孕之前就决定孩子的性别"。在这个叫基因选择公司的网站,你可以网购到他们的产品,这个玩意叫"生男生女魔盒"。这种"魔盒"有两种不同颜色——如果顾客想要男孩,就买     

网上可以查询人类基因

由多国科学家组成的国际研究小组于4月20日在网上公布了“人类基因数据库”。该数据库提供了与人体每个具体基因相关的大量生物数据,被专家称作医学与生物学的一大进步。于2001年4月公布的“人类基因组草图”包含了大约30亿个DNA片断。然而,由于草图上未标明人体3万多个基因具体的起始位置,所以研究人员在草图上寻找个别基因就好似“大海捞针”。为了解决这个问题,来自11个国家的152名科学家组成了一个名为“人类基因国际集团”的研究小组。经过3年的努力,他们已经在“人类基因数据库”中建立了有关人体2万多个基因的生物数据,其余部分将…     

定量工程生物学的化学蛋白质组学支撑性技术

定量工程生物学是一门前沿交叉学科,通过设计-合成-测试-学习-再设计路线将不同的生物元器件组合,形成可以执行特定功能的基因线路,再经过不断优化获得稳定的、可控的基因线路,最后将设计优化后的线路引入不同的生命体,以达到预设的目的.这种变革性的方法可以创建一些能够灵敏感知和响应各种环境的工程系统,但在其中的功能检测环节,化学蛋白质组学技术则成为了测试工程改造生物功能和探究其作用机制的重要工具.随着以非天然氨基酸嵌入、生物正交化学、高分辨率质谱等技术为手段的化学蛋白质组学方法的发展,在复杂环境中解析工程生物的蛋白质组时空动力学变化成为可能,为探究工程改造菌或工程改造细胞的工作原理及其在生物体内的作用机制提供了必要的技术支撑,也为定量工程生物学研究中所需的深度功能测试提供了有效方法.本文主要是概述化学蛋白质组学技术在定量工程生物学研究中的潜在应用.     

面向合成生物学的机器学习方法及应用

机器学习的目标是设计可以根据先验知识和观测数据不断改进其性能的算法.该算法可以帮助机器从大量的数据中提取知识,从而提升其在特定任务上的性能.作为数据驱动的方法,机器学习可以有效利用高通量实验技术产生的大批量生物数据,实现合成生物体的功能预测与智能化设计,改变合成生物学的研究范式.本文首先介绍机器学习在合成生物学领域广泛应用的几个模型及方法,如支持向量机、神经网络、生成式对抗网络、深度强化学习等.然后介绍机器学习方法在合成生物学领域的典型应用,如启动子预测、酶催化设计、代谢途径构建、基因线路设计等.本文综述面向合成生物学的机器学习方法及应用,并试图启发读者如何选择和设计机器学习方法用于合成生物学的研究.     

现代遗传学的奠基人——托马斯·亨特·摩尔根

抚今追昔,在生物学上有很多象哥伦布鸡蛋那样再明白不过的事实。巴斯德对生命自然发生说的否定也可算是这类例子之一。还有,生物的遗传是通过基因及染色体的传递而实现的事实也是这样一个明白不过的常识。就连一次也没用显微镜观察过细胞等物的初中生或文科大学生也是知道这桩事情的。他们还知道与这个事实有关的两个人的名字,即从事豌豆杂交试验的孟德尔和搞果蝇实验的托马斯·亨特·摩尔根     

“基因驱动”首次在哺乳动物中实现

正CRISPR技术目前可以用于设计雌性转基因小鼠,这样使特定的基因传递给后代的可能性大大增加近期,研究人员首次使用基因编辑工具CRISPR技术实现加速哺乳动物中特定基因的遗传。这项富有争议的"基因驱动"技术在多年前就在实验动物的繁育中崭露头角,现如今这项技术能够使得特定基因在整个物种中快速扩增。不仅如此,这项技术还大大激发了科学家的各种设想:是不是能够在动物体内导入某种致命的基因以消灭     

酵母Pro2基因的克隆、鉴定及其促抗盐调渗性质的研究

在50年代,脯氨酸合成途径及为其合成酶编码的基因在多种微生物中就有了详尽和深入的研究。在大肠杆菌、沙门氏菌和红色链孢霉菌中,其合成途径为:     

国外生物工程研究与开发的现状

生物工程是在分子生物学、分子遗传学、细胞生物学和微生物学的基础上,融合了现代新技术而发展起来的一门新兴的综合性科学技术体系。目前主要包括基因工程、细胞工程、酶工程和微生物工程等四个方面的内容。生物工程运用基因操作、细胞融合、组织培养等生物技术改造生物及其功能,培育与创造新的生物品种,并通过微生物发酵或生物反应过程,提供工业规模产品,开辟全新的产业体系,在     

老鼠是人类最好的朋友?

自从人类基因组公布以后 ,科学界就在期待着老鼠基因组测序的研究结果。本周的这篇文章是老鼠基因排序科研组的一个里程碑式的发布 ,其中的很多论述表明 ,老鼠基因组研究比人类基因组研究更有意义。为什么呢 ?实验用老鼠被认为是含有人类基因组研究的关键因素。用老鼠作为实验模型 ,就允许我们对每一个基因进行操作 ,以判断它们的功能 ,这样也使我们能看到人类疾病产生的很多方面的细节 ,以作为人类生物学的研究基础。报告中用来研究排序的第 3 5Ｇｂ老鼠基因组来自第Ｃ5 7ＢＬ/6Ｊ基因链 ,揭示了大约 3 0 0 0 0个基因 ,其中99%和人类基因…     

生物技术的未来

<正>你有可能直接或间接地受到某种生物病症的影响。饥饿、营养不良、癌症、糖尿病以及无数其他疾病,会影响你、你的家人以及你所生活的社区。每天有超过十亿人都面临着各种"生物病症",虽然我们自身"生物程序"的不完善是问题的根源,但生物学依然可以成为一种解决问题的途径。生物学随着从发现生物的学科转变为发明和"制造"生物的平台,它对     

原位X射线谱学：表征新时代

<正>原位、非原位的概念及其表征意义试试在搜索引擎中查找"原位",搜索结果显示的是什么?可能是"原位癌""原位杂交""原位分析技术"等等。同时出现的很可能还有"in situ"这个短语。根据维基百科的解释,in situ源于拉丁语,字面意思是"在原本位置",在不同领域中有不同的用法。在肿瘤学中,指处于原始肿瘤发生位置的(肿瘤细胞);在生物学中,指进行于原发生位置的(生物实验);在天文学中,指原生的(星团);在环境学中,