Die Mona Lisa von Leonardo da Vinci ist das größte Werk, dessen Bedeutung nicht zu unterschätzen ist. Seit Jahrhunderten beeinflusst die Malerei ganze Künstlerschulen, den Geist und die Vorstellungskraft der Maler. Sie versuchten wiederholt, „Mona Lisa“ zu kopieren, und Vertreter verschiedener Bewegungen malten ihre eigenen Gemälde. Jemand schuf eine riesige Leinwand, und jemand passte das Gesicht des Mädchens in Miniaturgröße von der Größe einer Briefmarke an.
Jetzt konnten Wissenschaftler mit dem Bild desselben Mädchens das kleinste Bild der Welt erstellen. Dies geschieht mit einzelnen DNA-Molekülen. Das weltberühmte Lächeln (und ist es ein Lächeln?) Im Bild überschreitet nicht 100 nm Länge. All dies wurde dank der Entwicklung einer neuen „Origami-Methode“ erreicht, mit der DNA-Moleküle in komplexe Strukturen gefaltet werden können.
Das von Wissenschaftlern erhaltene Bild ist nicht vollständig. Es besteht aus Quadraten, von denen jedes aus einzelnen DNA-Strängen besteht. Darüber hinaus ist die Sequenz in den DNA-Strängen unterschiedlich, sie ist im Voraus vorbestimmt. All dies ermöglicht es Ihnen, Fragmente der "Leinwand" zu erstellen, die die Form erstellen. Durch Erhöhen des Maßstabs der Leinwand (2x2, 4x4, 8x8 - die endgültige Größe) stellten die Wissenschaftler sicher, dass das Bild hier vollständig passt.
Jedes Element des gesamten Puzzles (und insgesamt 64) wurde in einem von 64 Reagenzgläsern erstellt. Die Wissenschaftler wussten, in welches Element sie gehen würden, daher blieb es entsprechend der Bereitschaft aller Elemente, sie miteinander zu verbinden, um ein einziges Bild zu erhalten.
Natürlich konnte wenig manuell erledigt werden. Spezialisten verwendeten ein kombiniertes System, eine spezialisierte Fluidmaschine, die von einer bestimmten Software gesteuert wird. Die Automatisierung erleichtert das ungewöhnlich mühsame Falten der Fäden erheblich. Dank dessen konnten die Autoren des Projekts nicht nur eine Kopie von "Mona Lisa", sondern auch ein "Porträt" des Bakteriums erstellen, um die Fähigkeiten des Systems zu demonstrieren.
Die Software analysiert das von Wissenschaftlern hochgeladene Bild, unterteilt es in kleine Quadrate gleicher Größe und bestimmt dann die DNA-Sequenz, die erforderlich ist, um auf jedem Quadrat ein bestimmtes Muster zu erstellen. Nun, dann gibt es die Anordnung von Lappen, die in Reagenzgläsern gezüchtet wurden, wie oben erwähnt.
„Wir können auf jedem Quadrat ein separates Bildfragment erstellen und dann ein Gesamtbild der einzelnen Elemente erstellen“, erklärt Grigory Tikhomirov, Projektmanager. „All dies wird durch die Tatsache erschwert, dass wir Hunderte einzelner Elemente benötigen, die nicht nur technisch schwierig zu entwerfen sind, sondern auch synthetisiert werden müssen, was nicht billig ist. Wir haben uns entschlossen, eine kleine Anzahl von Elementen zu verwenden und sie sofort an den richtigen Stellen zu platzieren. "
Und genau dies wurde durch die Entwicklung einer speziellen Software erreicht, die den "flüssigen" Roboter steuert, der gemeinsam DNA sammelt. All dies ist eine sehr komplizierte Technologie, aber die Wissenschaftler konnten das tun, was erforderlich war.
Das Bild ist 64-mal größer als die ursprüngliche Origami-DNA-Struktur, die der Amerikaner Paul Rotemund 2006 entwickelt hat. Das Prinzip, alle Elemente des molekularen Puzzles zu erstellen, ist das gleiche, das ursprünglich entwickelt wurde.
„Die hierarchische Struktur unseres Projekts ermöglicht es uns, nur eine kleine Anzahl von Bausteinen zu verwenden. In unserem Fall handelt es sich um DNA-Stränge mit einer eindeutigen Sequenz, um größere Strukturen zu erstellen. Theoretisch können wir Zeichnungen jeder Größe erstellen “, sagt Tikhomirov. Die von Spezialisten verwendete Methode ist relativ kostengünstig, insbesondere im Vergleich zu anderen bestehenden Methoden zum Zusammensetzen von DNA-Strängen zu spezifischen Strukturen.
Darüber hinaus ist anzumerken, dass all dies nicht zur Unterhaltung geschaffen wurde. Die Technologie ermöglicht präzise Manipulationen mit Objekten aus der Mikrowelt. Auf diese Weise können Wissenschaftler extrem kleine Mikrokreise erhalten, ungewöhnliche Instanzen organischer Materialien erzeugen oder einfach chemische und molekulare Wechselwirkungen überprüfen.
Das Bild selbst ist möglicherweise nicht das kleinste Bild der Welt (diese Meisterschaft gehört zu IBMs
„Boy and His Atom“ ). Aber die Technik selbst, mit der wir ein Bild erstellen konnten, kann äußerst nützlich sein.