DNA nắm giữ những thông tin quan trong về gen di truyền qua các thế hệ. Nhưng khi qua tay các nhà nghiên cứu, bạn sẽ bất ngờ với những sản phẩm được tạo ra từ DNA dưới đây.
Sản phẩm sáng tạo từ DNA
Làm phim bên trong vi khuẩn
Năm 2016, các nhà nghiên cứu đã lưu trữ 100 byte dữ liệu bên trong tế bào E. coli. Một năm sau, họ quyết định đẩy giới hạn của thí nghiệm đó đi xa hơn với lí do chính đáng. Tế bào có thể đi đến những nơi mà con người không thể, và nếu chúng có thể ghi và phát lại thông tin giống như những chiếc GoPro nhỏ bé, một ngày nào đó các bác sĩ có thể quan sát những thay đổi sinh học trực tiếp bên trong cơ thể.
Năm 2017, nhóm nghiên cứu đã thành công khi mã hóa năm khung hình của bộ phim kinh điển Horse in Motion của Eadweard Muybridge vào DNA của một mẫu vật E. coli. Mỗi pixel hình ảnh động được dịch thành mã DNA, sau đó được nhúng vào bộ gen của vi khuẩn bằng công nghệ chỉnh sửa gen CRISPR. Thật đáng kinh ngạc, các sinh vật đã truyền “bộ phim” cho con cái của chúng, từ đó đội ngũ nhà khoa học đã khôi phục lại khoảng 90% hình ảnh còn nguyên vẹn.
Ăng ten nhỏ nhất thế giới
Khi các nhà khoa học công bố chiếc ăng-ten nhỏ nhất từng được chế tạo vào năm 2022, nó không được chế tạo từ kim loại mà từ DNA. Thiết bị này chỉ dài năm nanomet (một phần tỷ mét). Thay vì truyền sóng vô tuyến, ăng-ten theo dõi chuyển động của protein bên trong tế bào sống. Protein liên tục thay đổi hình dạng khi thực hiện chức năng, nhưng những thay đổi này diễn ra quá nhanh để có thể dễ dàng quan sát. Ăng-ten dựa trên DNA sử dụng tín hiệu ánh sáng huỳnh quang để ghi lại những thay đổi đó theo thời gian thực. Bằng cách đọc màu sắc của ánh sáng mà ăng-ten phát ra, các nhà khoa học có thể theo dõi cách thức hoạt động của từng protein cụ thể – cải tiến này có thể dẫn đến các loại thuốc hiệu quả hơn và tạo ra thiết bị y tế ở cấp độ nano.
Bảng cờ caro nhỏ nhất
Công việc phòng thí nghiệm không hề nhàm chán. Năm 2018, các nhà khoa học tại Caltech đã chơi một ván cờ caro siêu nhỏ. Đây không phải là một phần mềm mô phỏng — nó được xây dựng từ DNA. Kỹ thuật đằng sau nó, được gọi là DNA origami, đã được phát minh từ nhiều năm trước để gấp các chuỗi DNA thành những hình dạng cụ thể ở cấp độ nano.
Các nhà nghiên cứu tại Caltech đã sử dụng nó để tạo ra phiên bản Mona Lisa nhỏ nhất thế giới. Nhưng bàn cờ caro có một điểm khác biệt thông minh: nó rất linh hoạt. Người chơi có thể di chuyển các ô X và O của mình bằng cách sắp xếp lại những ô DNA nhỏ, cho phép thay đổi mẫu hình trên bàn cờ. Ván cờ mất sáu ngày để hoàn thành, và người chơi X cuối cùng đã chiến thắng.
Biến DNA thành một kiệt tác
Một thập kỷ sau khi DNA origami lần đầu tiên xuất hiện, các nhà khoa học đã tiến thêm một bước nữa. Tại Caltech, họ đã tái tạo bức tranh Đêm Đầy Sao của Vincent van Gogh ở cấp độ nano bằng cách gấp một chuỗi DNA đơn lẻ thành những hình dạng chính xác, được cố định bằng các chuỗi ngắn hơn hoạt động như chiếc ghim bấm.
Thí nghiệm này không chỉ đơn thuần là nghệ thuật. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phân tử huỳnh quang bên trong những nguồn sáng cực nhỏ gọi là khoang tinh thể quang tử (PCC), cho phép Đêm Đầy Sao thu nhỏ phát sáng với nhiều sắc thái khác nhau. Kiệt tác tí hon này đã chứng minh DNA origami có thể đóng vai trò là khuôn khổ vật lý cho các công nghệ nano trong tương lai—thậm chí có thể là máy tính phân tử xử lý dữ liệu bằng ánh sáng.
Bộ lọc không khí
Các chất độc trong không khí tồn tại ở hầu hết mọi ngôi nhà — không chỉ các hóa chất từ chất tẩy rửa mà còn cả các chất gây ô nhiễm như chloroform và formaldehyde. Cây trồng trong nhà thông thường có thể hấp thụ một số chất gây ô nhiễm, nhưng chỉ khi bạn có nhiều cây lớn trên 100 feet vuông (9,3 m²).
Năm 2018, Đại học Washington đã tiết lộ một giải pháp kỹ thuật sinh học có thể thực hiện công việc tương tự một cách hiệu quả hơn nhiều. Họ đã biến đổi một loại cây trồng trong nhà phổ biến, cây thường xuân pothos (Epipremnum aureum), bằng một gen thỏ có tên là CYP2E1. Enzym này phân hủy cả chloroform và benzen, hai trong số những chất độc phổ biến nhất trong gia đình. Trong các thử nghiệm ở phòng thí nghiệm, các thùng chứa kín chứa đầy các loại khí này giảm đáng kể sau ba ngày và gần như không còn độc tố sau tám ngày. Cái gọi là “cây thường xuân thỏ” không phải là sự thay thế cho các bộ lọc không khí cơ học, nhưng nó là một bước tiến đầy hứa hẹn hướng tới việc thanh lọc không khí trong nhà xanh hơn.
