de Roxana Istudor şi Daniel Alexandrescu
Acidul dezoxiribonucleic (ADN) este mult mai mult decât ce reprezintă pentru majoritatea oamenilor - modelul ereditar al unui organism. ADN, molecula „supremă”, cu structură formidabilă și rol extraordinar în tot ce reprezintă lumea vie, este folosit pentru utilizări inovatoare fascinante, unele uluitoare, inclusiv în afara biologiei.
În căutarea merilor demult dispăruți
Pasionații… merelor au găsit o nouă utilizare pentru ADN. BBC notează că în Marea Britanie se extrag mostre din pomi fructiferi foarte bătrâni, iar cu ajutorul testelor ADN se cercetează „soiurile antice” ale fructelor. Dat fiind faptul că majoritatea merelor de astăzi au fost produse din altoi de copaci dispăruți de mult, iar soiurile vechi aproape nu mai există, cercetătorii Marcher Apple Network păstrează legătura între ei cu privire la rezultatele căutărilor acestor vechi arbori cu ajutorul ADN. Munca lor are ca rezultat uneori identificarea unui copac aproape dispărut și a genealogiei acestuia. De exemplu, recent s-a descoperit că un exemplar de Unknown Founder 8 era de fapt un vechi Lemon Roy, care cândva producea „un măr perfect pentru tarte”.
Sistem nelimitat, sigur și durabil, de stocare de date
Sistemul de stocare original al naturii, ADN, este cu mult superior oricărui sistem de stocare pe care tehnologia îl poate oferi și ar putea fi folosit pentru cantități nelimitate de tipuri de date - imagini, videoclipuri, muzică - practic, orice. „Dacă este stocat pe modelul ADN, fiecare film realizat vreodată ar putea fi depozitat într-un spațiu mai mic decât un cub de zahăr”, detaliază Kasra Tabatabaei, cercetător al Institutului Beckman pentru Știință și Tehnologie Avansată, din Marea Britanie. Catenele de ADN conțin patru substanțe chimice - adenină (A), guanină (G), citozină (C) și timină (T) - care se pot aranja și rearanja de-a lungul structurii duble a moleculei în combinații pe care oamenii de știință au ajuns să le poată decoda. Adăugând în amestec nucleotide modificate chimic, se poate multiplica semnificativ capacitatea de stocare a ADN, care este, în paralel, și un sistem de „blocare” a datelor sigur și durabil, care poate rezista la cele mai dure condiții ale planetei timp de zeci de mii de ani și, în plus, oferă o regenerabilitate aproape infinită, în timp ce sistemele de stocare de astăzi ajung în gropile de gunoi în câteva decenii. Practic, așa cum CD-urile au înlocuit dischetele, stocarea ADN va înlocui microcipurile de siliciu și unitățile magnetice.
Inginerie pentru energie din... microorganisme!
Una dintre cele mai inovatoare aplicații ale ADN este în domeniul energiei viitorului. Într-un articol din International Journal of Gonmics, cercetătorii arată potențialul microorganismelor în producția de energie regenerabilă: cianobacteriile pot produce hidrogen, o sursă de energie curată, folosind enzime specifice care conduc procesul. Tehnici avansate precum ingineria genetică, ingineria metabolică și optimizarea condițiilor de creștere au îmbunătățit producția de hidrogen în aceste microorganisme. Prin modificarea genetică a cianobacteriilor, oamenii de știință le-au permis să transforme dioxidul de carbon în combustibil, ceea ce ar putea reduce efectele dăunătoare asupra mediului ale surselor clasice de energie. În același timp, microorganismul Geobacter sulfurreducens este studiat pentru bioelectronică și energie regenerabilă, datorită capacității sale de a forma biofilme conductoare. O modificare genetică a dus la biofilme cu conductivitate îmbunătățită de șase ori față de cea a exemplarelor naturale. Toate acestea prin „ingineria” izbutită de oamenii de știință la nivelul AND-ului acestor microorganisme, care astfel se transformă masiv în avantajul societății umane.
Validarea evoluției
ADN susține teoria evoluției în numeroase moduri. Secvențele genomului se întind pe diferite specii, ceea ce indică originile din strămoși comuni (genomică comparativă). Există asemănări moleculare între specii, iar fosilele pot fi asociate cu grupuri ancestrale și descendente. Alte „verigi” ale evoluției descoperite cu ajutorul ADN sunt capacitatea de a discerne timpul preistoric în care mutațiile biomoleculare au permis ivirea mai multor forme de viață și existența unor celule, țesuturi și organe nefuncționale, dar persistente. Abilitatea oamenilor de știință de a identifica asemănările dintre specii, de a urmări schimbările genetice de-a lungul timpului și de a stabili relații care susțin teoria evoluției prin compararea secvențelor ADN validează astfel domeniul care formează în mare măsură baza științelor biologice și a vieții.
Arborele genealogic personal, la îndemâna oricui
Cercetarea genetică a devenit din ce în ce mai importantă pentru mulți dintre cei interesați să-și genereze arborii genealogici și să-și urmărească istoriile familiale. Diverse materiale biologice pot fi utilizate ca surse de ADN, inclusiv transpirație, piele, sânge, țesut, păr, mucus, salivă și chiar celule vaginale. Chiar dacă tehnologia nu este perfectă, așa cum este adevărat în cazul oricărui alt tip de test ADN - fie criminalistic, de paternitate, medical sau de sănătate - testul genealogic bazat pe mostră de ADN a căpătat o amplare extraordinară la nivel mondial și, ca în orice alt domeniu de interes pentru oameni, au apărut și răufăcătorii, care „fură” date personale în cantități enorme, pe baza curiozității fără margini a oamenilor care vor să știe, prin ADN, cine le-au fost înaintașii direcți.
Dietă personalizată
ADN a intrat „pe ușa din față” și în lumea regimurilor alimentare, deschizând posibilități interesante la capitolul diete personalizate. După cum subliniază dieteticianul Kristin Kirkpatrick, din Cleveland, SUA, „analiza pe bază de ADN contribuie la o zonă în creștere a medicinei nutriționale care oferă prescripții alimentare, inclusiv planuri de dietă personalizate bazate pe nutrigenomică - studiul interacțiunii genom-dietă și efectele sale asupra sănătății”. Concret, această abordare personalizată poate face orientarea alimentară mai eficientă, identificând intoleranța alimentară și susceptibilitatea persoanelor la boli, arată rezultatele unor cercetări recente. Nutrigenomica a oferit, practic, oamenilor de știință noi perspective asupra compușilor bioactivi ai alimentelor (substanțe care afectează țesuturile vii) și influențele acestora asupra genelor. Studiul extins al dietelor personalizate bazate pe nutrigenomică și mai ales al rezultatelor acestora este o ramură în plină dezvoltare și deja are adepții săi.
Identificare de rămăşiţe umane milenare
ADN este un adevărat star al arheologiei, iar avansul tehnologic nu face decât să potențeze enorm acest avantaj. De exemplu, unul dintre cele mai răsunătoare cazuri este al ritualurilor practicate de membrii comunității din Chichén Itza, o importantă așezare mayașă situată în Peninsula Yucatán, din Mexic. Datele furnizate de ADN în cazul a 64 de indivizi ale căror rămășițe au fost localizate într-o zonă de înmormântare în masă, subterană, au dezvăluit rezultate uimitoare - erau perechi de gemeni, bărbați, rude apropiate. Cercetarea ADN a scos la iveală faptul că toți cei 64 de băieți ale căror rămășițe milenare au fost descoperit au fost sacrificii umane care s-au întins pe o perioadă de 500 de ani.