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Erstellt den ersten vollständig künstlichen lebenden Organismus

16.05.2019

Wissenschaftler haben das Unmögliche getan und das E. coli-Genom komplett überarbeitet, alles Unnötige daraus entfernt und die ursprünglichen Gene durch ihre synthetischen Gegenstücke ersetzt.

Bei all der großen Vielfalt verwendet das Leben auf der Erde die gleiche „Sprache“ – die DNA. Eine Handvoll herkömmlicher chemischer „Buchstaben“ wird verwendet, um Dutzende von Drei-Buchstaben-Sequenzen zu erstellen, von denen jede einen bestimmten Satz von Informationen an Proteinstrukturen übermittelt. Die vier Buchstaben der nicht klebrigen Säuren – Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin (A, C, G, T) – lassen sich zu 64 Kombinationen aus dreibuchstabigen „Wörtern“, den sogenannten Codons, kombinieren.

Moderne Lebensformen werden durch nur 61 Codons repräsentiert, die 20 Aminosäuren bilden. Die anderen drei sind eine Art Satzzeichen, die den Endpunkt des Musters eines bestimmten Gens in einer kontinuierlichen Kette bezeichnen. Daher verwenden unsere Gene oft mehrere verschiedene Fragmente, um dasselbe Merkmal darzustellen. Dadurch entsteht eine enorme Informationsredundanz, aber dafür gibt es gute Gründe. In der Natur ermöglicht dies dem Körper, sich schnell an Umweltveränderungen anzupassen, aber ist es möglich, die Anzahl der Codons unter kontrollierten Laborbedingungen auf ein Minimum zu beschränken?

Um das herauszufinden, untersuchte ein Forscherteam der University of Cambridge den gesamten genetischen Code eines E. coli-Stammes und isolierte jedes Mal, wenn eines von drei verschiedenen Codons auftauchte. Zwei von ihnen bedeuten die Aminosäure "Serin", und das dritte spielt die Rolle eines Stoppcodons. Dann wurde jedes dieser Tripletts durch eines von vier anderen Codons ersetzt, die ebenfalls für Serin kodieren, und sogar das Stoppcodon wurde durch eines von zwei Analogen ersetzt.

Auf dem Papier sieht das Vornehmen all dieser Bearbeitungen (und es gibt etwa 18 davon) so einfach aus wie das automatische Ersetzen eines Wortes durch ein anderes in einem elektronischen Dokument. In der Praxis ist dies jedoch eine äußerst mühsame Arbeit, da die Forscher eine chemische Kopie des bearbeiteten Genoms sammeln und das Original durch dieses ersetzen mussten, ohne den lebenden Organismus zu töten. Das Team tat dies schrittweise, und nach dem Austausch jedes Segments waren die Wissenschaftler davon überzeugt, dass die Bakterien weiterhin wie zuvor funktionierten. Überraschenderweise hat es funktioniert!

Im Ergebnis stellte sich die Syn61-Variante als die brauchbarste heraus – mit ihr sind die Zellen optisch länger und vermehren sich gleichzeitig 1,6-mal langsamer. Abgesehen davon scheint das "bearbeitete" E. coli gesund zu sein und arbeitet mit der gleichen Reihe von Proteinen wie die Originalversion. Für Forscher ist das eine sehr gute Nachricht, die überzeugend beweist, dass die Gentechnik in der Lage ist, Wildtiere buchstäblich durch synthetische, gleichwertige Natur in dem Maße zu ersetzen, wie ein Mensch sie benötigt, während das Leben selbst erhalten bleibt.

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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

IBM hat die Kapazität des Flash-Speichers um das 100-fache erhöht 13.01.2012

IBM hat auf dem Gebiet der Magnetspeicher einen Durchbruch erzielt und eine 100-mal höhere Informationsdichte als die derzeitige Technologie erreicht.

Wissenschaftler des IBM Research Laboratory in San Jose, Kalifornien, konnten mit einem Rastertunnelmikroskop 12 Bit Daten in 1 antiferromagnetische Atome schreiben. Noch nie zuvor war es möglich, Informationen in eine so kleine Anzahl von Elementarteilchen der Materie zu bringen. Zum Vergleich: Auf einer modernen Festplatte wird 1 Bit Daten in etwa 1 Million Atomen gespeichert. Noch wichtiger ist, dass sich die Bits dank der Eigenschaften des Antiferromagneten nahe genug aneinander annähern konnten, ohne ihr magnetisches Moment zu verändern. Dies war ein Durchbruch in der Entwicklung von Magnetspeichern, da die Gesamtfläche des Materials, das zum Speichern von 2 oder mehr Bits benötigt wird, stark reduziert wurde.

Antiferromagnete sind Substanzen, bei denen die Richtung des magnetischen Moments der Atome unterschiedlich ist (im Gegensatz zu Ferromagneten, bei denen die Richtung gleich ist). Heute werden solche Substanzen im Design der Aufzeichnungsköpfe von Festplatten sowie im Magnetspeicher STT-RAM verwendet, der ebenfalls von IBM entwickelt wird. "Die Halbleiterindustrie ist auf dem Weg zur Miniaturisierung, aber wir haben am anderen Ende begonnen - dem Grundelement der Materie, einzelnen Atomen", kommentierte Andreas Heinrich, IBMs führender Spezialist für das Studium der absoluten Atomstrukturanalyse.

Als Experiment hielten die Wissenschaftler den IBM-Slogan „Think“ in einem Antiferromagneten (Kupfernitrid) fest. Es dauerte 1 Byte, um den ASCII-Code jedes Buchstabens zu schreiben – also 8 Bits oder 96 Atome. Die Arbeit wurde bei einer Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt durchgeführt. Durch die engere Anordnung der Bits konnten Wissenschaftler eine Aufzeichnungsdichte erreichen, die etwa 100-mal höher ist als bei heutigen Festplatten und Flash-Speichern. Mit anderen Worten, die Aufzeichnung von Daten benötigte 100-mal weniger Platz als in modernen Informationsspeichergeräten. Die Ergebnisse des Experiments wurden in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.

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