哪張照片是假的？DNA現在可以“描繪”我們幾乎無法分辨的逼真圖像

長期以來，用熒光標記物“繪畫”一直是檢測DNA中獨特雙鏈結構的便捷方法。曾經僅限于只有256種顏色的調色板，科學家們現在可以創造出令人驚嘆的實驗室藝術作品，擁有令人難以置信的1600萬種色調和色調。

新技術準確地再現了具有24位色深的數字圖像，結果令人嘆為觀止。

這是一張原始數字圖像：

還有DNA“繪制”版本：

這不僅僅是一種新的藝術形式。基于DNA的小型化涂裝方法是用于研究基因表達的微陣列技術的放大，并且還有其他潛力。

研究人員經常使用藝術作品來測試或展示技術，這些技術以后可能會在實際應用中證明是有用的。

“除了成像之外，DNA顏色代碼還可以在以下方面具有非常有用的應用DNA上的數據存儲,"說維也納大學的化學家Tadija Keki?。

將數據轉換為存儲在芯片上的DNA序列類似于將信息存儲在條形碼中。Keki?和另一位維也納大學化學家Jory Lietard的這種新方法可以在較小的表面上進行更多的存儲。

他們的技術非常精確，可用于將微米級的特征繪制到生物聚合物上。可能的用途包括生物傳感器和診斷，其中對DNA自組裝的微調控制至關重要。

大量的信息可以作為由四個序列組成的代碼存儲在DNA中化學堿– 腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。每個堿基還對應于一個伙伴，以雙鏈的形式形成互補序列。

手頭有一個序列為科學家提供了一種工具，可以在混亂的混亂中找到匹配的伴侶。基于DNA序列以網格圖案粘附在固體表面上的分析技術，稱為脫氧核糖核酸微陣列，依靠彩色熒光標記來顯示互補的DNA鏈何時結合在一起。

互補DNA鏈相互識別并結合為雙鏈的過程被稱為雜交.生物體使用簡單、穩定的雜交規則來讀取和復制它們的遺傳信息。

為了可視化我們如何將熒光DNA序列轉化為充滿活力的藝術品，描繪現代彩色顯示器（如手機和筆記本電腦顯示器）創造各種顏色的方式可能會有所幫助。

屏幕網格中每個像素的顏色由紅色、綠色和藍色主通道組成，每個通道的強度可以調高或調低以產生您看到的顏色。

雙鏈上堿基之間的錯配基本上增加了其雜交的少量不穩定性，從而改變了雙鏈DNA的分子結構。

這種新的熒光雜交技術背后的研究人員將不穩定性編程到鏈中，以改變其熒光標記的亮度。通過使用不同的染料來表示不同的顏色并去除堿基，在圖案化的DNA表面上進行雜交可以產生非常容易看到的圖案。

DNA片段上的特定染料（Cy3，Cy5和熒光素），稱為探針，在每個紅色、綠色和藍色通道中創建 256 種色調的光線。這在無色和全色之間產生類似滑塊的熒光信號。

“從本質上講，我們的合成表面變成了用微米級的DNA分子繪畫的畫布，”說利塔德。

為了演示顏色范圍，該團隊將數字圖像分成三個8位RGB層，并為每個像素的值分配DNA序列。在指甲蓋大小的微陣列上，該技術 – 無掩模陣列合成與光刻– 可以一次合成數十萬個獨特的DNA序列。

在具有數十萬個小鏡子的設備對應于圖像中的像素和計算機腳本，超過786,000個DNA序列可以以網格形式安裝在微陣列表面上。RGB層中每個14 x 14微米的像素單位都有一個，并在DNA片段中編碼有關強度值的信息。

掃描三個微小的微陣列，或精確排列的“DNA畫布”，然后將這些層以數字方式合并在一起，可以以1024 x 768像素的分辨率以超過1600萬種顏色再現原始圖像。該團隊認為這個過程可以擴展到全高清甚至4K。

“通過使用簡單的過程，可以在微米級以高保真度再現數字圖像，”作者說。寫.

在許多用途中，更高分辨率的熒光信號可以更精確地測量我們體內發生的過程，從而更好地了解細胞生物學，并更早地檢測疾病，例如癌癥.

該研究已發表在美國化學學會雜志.

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