Зборот „ген“ има мистериозен, речиси магичен призвук, но структурата на молекулата на супстанцијата од која се изградени сите наши гени (ДНК) е многу едноставна, толку едноставна што на научниците долго време не им паднало на памет дека нешто како ДНК може да биде носител на сите наследни особини на иден организам. Тие верувале дека наследните информации се напишани во протеините, бидејќи било познато дека хромозомите се составени од протеини (хистони) и ДНК.
Освен принципот на спарување на базите (A-T, C-G), кој лежи во основата на неговата репликација (дуплирање) и пренос на генетски информации, молекулата на ДНК не се разликува од другите филаментозни молекули кај живите суштества. ДНК е полимер, исто како што целулозата и фиброините, протеините кои даваат сила на свилата и пајакови мрежи, се полимери. Ова се молекули со долг ланец кои се меѓусебно поврзани со водородни врски. Во молекулата на целулоза, водородните врски се формираат помеѓу хидроксилните групи (-OH), во протеинските молекули главно помеѓу групите >C=O и H-N<, а во молекулите на ДНК помеѓу неколку типови на групи кои се наоѓаат на хетероциклични, пурински и пиримидински бази.
Кинески научници сега објавија труд во списанието Matter со наслов: „Суперсилни и цврсти ДНК масовни влакна преку инженеринг со повеќе размери предизвикани од метални јони“. Што направиле кинеските научници? Наједноставно кажано, тие го подобриле поврзувањето на нишките на молекулата на ДНК користејќи метални јони. Металните јони носат позитивно електрично полнење и затоа служат како мостови кои ги поврзуваат негативните полнежи на соседните молекули. Ова е причината зошто многу молекули на ДНК можат да се поврзат заедно во една нишка.
Авторите најпрвин подготвиле нишки од молекули на ДНК со додавање на јони на лантанид (La3+, Ce3+, Nd3+…), метали кои го сочинуваат поголемиот дел од групата на ретките (која, покрај лантанидите, вклучува само два други метали, скандиум и итриум), а по M2+, како наједноставно и најдобро решение го избрале јонот на магнезиум (Mg2+).
Зошто јоните на магнезиум се најлогично, наједноставно и најдобро решение? Бидејќи токму јоните на магнезиум со врзување за фосфатните групи на молекулите на ДНК ги стабилизираат овие молекули и хромозоми кај живите суштества! Магнезиумот, за разлика од лантанидите, е многу евтин и лесно достапен (во секој тон морска вода има околу килограм), а исто така е нетоксичен, а магнезиумот е суштински елемент. Благодарение на додавањето на магнезиум, 50 mg ДНК може да се преврти во нишка долга километар (4,5 μm во дијаметар).
Но, што е најважно, оваа нишка ги надминала нишките направени од сите природни материјали. Згора на тоа, јачината била еднаква на најлон, а еластичноста подобра од најлонот. Меѓутоа, недостаток е што бавно се намотува – потребни се околу три часа за да се направи конец 1 км – и што ги губи механичките својства кога се остава да отстои. Но, тоа се проблеми кои можат да се решат со подобрување на технологијата.
Примената на ова откритие секако нема да биде за предиво за плетење – авторите на гореспоменатиот труд го гледаат првенствено во механобиологијата и биоелектрониката.
(Bug.hr)
(фото: Stocksnap.io)
