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Echtzeit-Sequenzierung

28.07.2016

Wissenschaftler der University of Nottingham (England) unter der Leitung von Dr. Matt Loose (Matt Loose) haben zusammen mit Oxford Nanopore Technologies ein kompaktes Gerät entwickelt, das die gewünschten DNA-Abschnitte „auf Bestellung“ in Echtzeit entschlüsseln kann.

Das tragbare Gerät mit dem Namen MinION basiert auf Nanoporen-Sequenzierung. Sein Wesen ist wie folgt: Lange organische Moleküle (z. B. DNA) passieren die Poren in der Membran, an die eine elektrische Spannung angelegt wird. Dabei ändert sich der Ionenstrom durch die Pore, je nachdem welcher Teil des Moleküls die Pore passiert – zum Beispiel welches Nukleotid. Durch die Registrierung dieser Änderungen (spezielle Software erledigt dies in MinION) ist es möglich, die Sequenz der Nukleotide in der DNA zu entschlüsseln (sequenzieren).

Die bahnbrechende Errungenschaft britischer Wissenschaftler besteht darin, dass das von ihnen entwickelte Gerät erstens kompakt und (relativ) einfach zu bedienen ist und zweitens in Echtzeit arbeitet. Letzteres wurde durch die Beschleunigung der Bewegung und Verarbeitung von Informationen innerhalb des Geräts erreicht. Dadurch wurde es möglich, einen DNA-Abschnitt zu identifizieren, noch bevor er die Pore vollständig passiert hat. Nach der Identifizierung vergleicht das System den Abschnitt, der verarbeitet wird, mit dem, der entschlüsselt werden muss, und gibt den Befehl, dies fortzusetzen oder diesen Abschnitt zu überspringen und sofort zum nächsten überzugehen (wobei dieselbe Prozedur wiederholt wird). Diese Technologie wird "Read Until" genannt.

Es besteht kein Zweifel, dass MinION die Forschung in verschiedenen Bereichen der Biologie und Medizin erheblich beschleunigen kann. "Die Anwendung dieses Ansatzes auf ein breites Spektrum von Problemen, von der Erkennung von Krankheitserregern bis zur Sequenzierung von Zielregionen des menschlichen Genoms, ist eine Frage der nahen Zukunft", sagte Dr. Luz.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

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Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Je wärmer es in Städten wird, desto weniger Kohlendioxid nehmen die Bäume auf. 12.10.2016

US-Wissenschaftler warnen davor, dass bei steigenden Temperaturen in Städten die Fähigkeit der Bäume, Kohlendioxid zu absorbieren, um 12 % abnimmt.

Städtische Bäume und Sträucher sind bedeutende CO2-Speicher. Sie nehmen es während der Photosynthese durch Stomata aus der Atmosphäre auf - spezielle Poren auf beiden Seiten der Blätter, die für den Gasaustausch mit der Atmosphäre und die Verdunstung von Feuchtigkeit ausgelegt sind. Das absorbierte Gas wird von der Pflanze für das Gewebewachstum verwendet. Im Allgemeinen ist diese Eigenschaft von Pflanzen günstig für das Klima, da sie die globale Erwärmung abmildert.

Es wird geschätzt, dass Bäume in städtischen Gebieten in den Vereinigten Staaten jährlich 643 Millionen Tonnen CO2 absorbieren. Weitere 25,6 Millionen Tonnen sind Bäume in Städten. Die Wissenschaftler unter der Leitung von Emily Meineke, einer Harvard-Postdoktorandin, überwachten drei Jahre lang 40 Bäume an 20 Standorten in Raleigh, Nordkalifornien. Aus Satellitenbildern wurden Beobachtungsorte ausgewählt: 10 relativ kalte und 10 ungewöhnlich warme Orte. Normalerweise ist die Kühle dort, wo mehr Grün ist. Asphalt und Gebäude hingegen erzeugen zusätzliche Wärme. Obwohl der Temperaturunterschied gering ist - nur 2-3 Grad Fahrenheit.

An jedem der 20 Beobachtungsstandorte wählten die Wissenschaftler zwei loseblättrige Eichen aus. Jede dritte Eiche behandelten sie mit einem Insektizidspray. Die Idee war, dass unbehandelte Bäume an warmen Orten langsamer wachsen würden, weil sie eher von Insekten befallen würden. Insekten sind exotherm, was bedeutet, dass ihre Temperatur von der Temperatur der Umgebung abhängt. Je wärmer, desto aktiver der Stoffwechsel von Insekten, desto mehr Eier legen sie.

Tatsächlich stellte sich nach dreijähriger Beobachtung heraus, dass es an warmen Orten mehr Käfer gibt und unbehandelte Bäume langsamer wachsen. Gleichzeitig nehmen diese Bäume weniger CO2 auf. Als sie das frische Wachstum von Pflanzen, die mit Insektiziden behandelt wurden, mit dem Wachstum von unbehandelten Pflanzen verglichen, stellten sie fest, dass die Käfer eher die Äste schädigen, an denen sie leben, und nicht den ganzen Baum. „Wir wissen nicht genau, wie viel Kohlendioxid die neuen Äste aufnehmen, aber insgesamt ist nicht viel im Baum“, sagte Meinecke.

Warum wachsen Bäume an warmen Orten schlechter? Die Autoren der Arbeit glauben, dass der Baum auf diese Weise versucht, den Feuchtigkeitsverbrauch bei steigender Lufttemperatur zu reduzieren, sodass er die Stomata an den Blättern schließt. Gleichzeitig reduziert es die Fähigkeit zur Photosynthese, Energieproduktion, Wachstum und CO2-Aufnahme.

Die Ergebnisse der Arbeit werden laut Meinecke für Stadtplaner nützlich sein, die die Begrünung der Stadt als Absorber von Treibhausgasen berücksichtigen. Die von Wissenschaftlern festgestellte Wirkung nimmt mit steigender Temperatur zu. Sie müssen also Bäume auswählen, die unter warmen und trockenen Bedingungen CO2 absorbieren.

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