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科學家成功再現並用數學方法驗證生命起源的兩種分子語言

科學家成功再現並用數學方法驗證生命起源的兩種分子語言介紹如下:

蒙特利爾大學的加拿大研究人員成功地再現並用數學方法證實了生命起源的兩種分子語言。他們的突破性發現最近發表在《美國化學學會雜誌》(Journal of American Chemical Society)上,為納米技術的進步鋪平了道路,為生物傳感、藥物輸送和分子成像等領域提供了潛力。

生物體是由數十億個納米機器和納米結構組成的,它們通過交流創造出能夠完成許多基本任務(如移動、思考、生存和繁殖)的高階實體。

這項研究的主要研究者、UdeM 生物工程學教授 Alexis Vallée-Bélisle 說:"生命出現的關鍵在於分子語言(也稱為信號傳遞機制)的發展,它們確保生物體內的所有分子協同工作,以完成特定任務。"

加拿大生物工程和仿生技術研究講座教授瓦雷-貝利斯勒說:"以酵母菌為例,在檢測到並結合交配信息素後,數十億個分子將進行交流並協調它們的活動,以啟動結合。隨著我們進入納米技術時代,許多科學家認為,設計和編程更復雜、更有用的人工納米系統的關鍵在於我們能否理解和更好地運用生物體開發的分子語言。"

兩種語言:

壹種著名的分子語言是異位語言。這種語言的機制是"鎖-鍵":壹種分子與另壹種分子結合並改變其結構,引導其觸發或抑制某種活動。

另壹種鮮為人知的分子語言是多價性,也稱為螯合效應。它的工作原理就像壹個謎題:當壹個分子與另壹個分子結合時,只需增加其結合界面,就能促進(或不促進)第三個分子的結合。

研究人員 Alexis Vallée-Bélisle(左)和 Dominic Lauzon(右)在使用 DNA 合成器設計化學語言。圖片來源:Amélie Philibert | 蒙特利爾大學

雖然這兩種語言存在於所有生物體的所有分子系統中,但科學家們直到最近才開始了解它們的規則和原理,並利用這些語言來設計和編程新穎的人工納米技術。

Vallée-Bélisle說:"鑒於天然納米系統的復雜性,在此之前,沒有人能夠在同壹系統上比較這兩種語言的基本規則、優勢或局限性。"

為此,他的博士生、該研究的第壹作者多米尼克-勞松(Dominic Lauzon)萌生了壹個想法:創建壹個基於DNA的分子系統,該系統可以同時使用這兩種語言。"DNA就像納米工程師的樂高積木,"勞松說。"它是壹種非凡的分子,提供了簡單、可編程、易使用的化學特性"。

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