Шахматная доска императора

Мечтаете устроить своему ребенку настоящий праздник? Тогда прямо сейчас получите на сайте www.2skidki.ru промо код детский мир, который позволит Вам приобрести по выгодной для вашего семейного бюджета цене игрушки, о которых так давно мечтал Ваш малыш!


010513 1613 1 Шахматная доска императора

Легенды рассказывают, что некий китайский император спросил у одного мудреца, как вознаградить его за важную услугу. Мудрец назвал свою цену: дай мне обычного риса, а вот сколько? Положи два зерна на первую клетку шахматной доски, четыре на вторую, восемь на третью и так далее. Скромная просьба, подумал император, и с облегчением согласился. Однако он не знал, что такое геометрическая прогрессия — выполняя указания мудреца, весь урожай риса страны следовало уложить на одну-единственную клетку, причем задолго до последней, 64-й.

 

010513 1613 2 Шахматная доска императора

Вот небольшой комикс, нарисованный по мотивам этой удивительной математической легенды

 

010513 1613 3 Шахматная доска императора
Кэри Мюллис — писатель-фантаст и биохимик, научные исследования которого произвели настоящую революцию в развитии медицины и молекулярной биологии

Тот же простой расчет (очевидный для каждого, кто хорошо знаком с числами), привел, вероятно, к одному из главных технологических достижений XX века и обеспечил Кэри Мюллису, блестящему американскому биологу, Нобелевскую премию (в 1993 г.). Вот как сам ученый вспоминает ослепительный момент, когда ему вдруг все стало ясно, — минуты, которые удается пережить очень немногим.

 

Пятничным вечером в конце весны 1983 года я ехал с подругой химиком на машине в Мендочино, Калифорния. Она спала. Каждые выходные я отправлялся на север в мой небольшой домик. Три часа за рулем. Мне нравилось водить по ночам: руки заняты, мысли свободны. Той ночью я размышлял о предложенном мною эксперименте по секвенированию, т.е. определению последовательности нуклеотидов.

 

 

010513 1613 4 Шахматная доска императораМюллис, сотрудник молодой биотехнологической компании Cetus, долго вынашивал идею, которая должна была заметно облегчить расшифровку нуклеотидной последовательности ДНК. Длинные цепочки ДНК состоят из звеньев-нуклеотидов четырех типов — их обозначают буквами A,C,T,G. Нуклеотидная последовательность — это тот порядок, в котором эти единицы выстраиваются в цепочку. Две нити знаменитой двойной спирали представляют последовательности, «дополняющие» друг друга: каждое А находится напротив Т в противоположной цепочке (и «привязано» к нему химически), а каждое С — напротив G. Для секвенирования применяют фермент, который копирует ДНК в процессе деления клетки. Чтобы заставить фермент (ДНК-полимеразу) двигаться вдоль цепи, нужен так называемый праймер. Это короткий фрагмент ДНК, специально синтезированный в лаборатории, и комплементарный, соответствующий, начальному участку той ДНК, которую собираются сек-венировать. Мюллис рассуждал так: если взять два праймера, по одному на каждую нить двойной спирали (а разные нити, как известно, задают разные направления движения), то фермент будет перемещаться вдоль ДНК одновременно и вперед, и назад. Последовательности обеих нитей будут расшифровываться одновременно. Это будет дополнительной проверкой точности ответа, поскольку если последовательность одной нити известна, то последовательность другой легко воспроизвести (по принципу «дополнительности»). Впрочем, как оказалось, именно такая схема не работает.

 

Затем Мюллиса озарило: пусть энзим копирует сегмент с двумя праймерами на противоположных концах. Теперь предположим, что цепи свежевыделенной ДНК благополучно разделили (этого легко добиться нагреванием). Если в растворе хватает молекул праймера, фермент будет обрабатывать каждую новую нить. Из двух экземпляров получатся четыре, из четырех — восемь, и так далее. Загвоздка только в том, что при той температуре, при которой нити ДНК разделяются, фермент теряет активность, и каждый раз приходится добавлять новую его порцию. Эту трудность, впрочем, можно преодолеть, если взять фермент термофильной бактерии — из тех, что обитают в горячих источниках и содержат термостойкие белки. Мюллис продолжает:

 

Идея повторять процедуру раз за разом могла показаться до невозможного скучной. Однако я потратил много времени на написание компьютерных программ и был знаком с понятием рекурсивных циклов — математических процедур, которые снова и снова применяют к результатам последнего вычисления. Опыт подсказывал мне, какая сила скрыта в рекурсивных процессах с экспоненциальным ростом. Процедура репликации ДНК, которую я себе представил, должна была быть именно таким процессом. В восхищении я стал прокручивать у себя в голове степени двойки: 2, 4, 8, 16, 32… С трудом вспомнилось, что два в десятой степени — это что-то около юоо и что, следовательно, два в двадцатой примерно равно миллиону. Я остановил машину у поворота, откуда открывался вид на долину Андерсона. Из ящичка для перчаток я достал карандаш и бумагу. Нужно было проверить мои расчеты. Дженнифер, мой сонный пассажир, яростно возражала против такой задержки и против включенного света, но тут я заявил, что открыл нечто фантастическое. Не впечатлившись, она опять заснула. Я убедился, что два в двадцатой больше миллиона, и поехал дальше.

 

Утром в понедельник Мюллис, переполняемый восторгом, рассказал коллегам из корпорации Cetus о своем методе, которому уже выдумал название — полимеразная цепная реакция, или ПЦР. Однако они сохраняли упрямое безразличие — разумеется, только до тех пор, пока не было доказано, что метод работает.

 

Вот, по крайней мере, та версия, которой придерживается Мюллис, но она не очень хорошо согласуется с воспоминаниями остальных. Ошибки, которые Мюллис допускал, работая в лаборатории, равно как и его утомительная склонность все преувеличивать, не слишком располагали к нему коллег. То, что ему тогда не очень доверяли, отчасти объясняет, почему идея ПЦР, впервые изложенная на лабораторном семинаре, встретила такой холодный прием. Но была и еще причина: как отмечал один из тогдашних сослуживцев Мюллиса, самое смешное в истории с ПЦР — то, что метод родился вовсе не из размышлений над какой-нибудь конкретной проблемой. Он оказался полезным для скромных задач, которыми занимался Мюллис, однако потом нашлись и другие применения, и их становилось все больше. Метод превратил Cetus в одну из ведущих биотехнологических компаний Америки и кардинально изменил ситуацию в биологии, биотехнологиях, сельском хозяйстве и фармацевтической промышленности. Теперь каждая биологическая лаборатория располагает специальным автоматическим устройством для «размножения» ДНК методом ПЦР. ПЦР позволяет получить осязаемое количество ДНК из образцов, содержащих всего несколько ее молекул — вроде пятна крови или спермы. Большинство биологов так до сих пор и не может понять, почему эта мысль пришла в голову не им, а Мюллису.


Найти на unnatural: Шахматная доска императора
Автор: admin | 5 Январь 2013 | 1 074 просмотров

Новые статьи:

1 комментарий
  1. Люди дауны до чего дошли

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100