Επειδή στα ανόητα σήριαλ της τηλεόρασης και στα κατευθυνόμενα δελτία ειδήσεών της ακούμε συχνά για εξακρίβωση ταυτότητας πτωμάτων, αναγνώριση εγκληματιών, έλεγχο πατρότητας κλπ που γίνονται με την βοήθεια του DNA, σκέφθηκα να το εξηγήσω αναλυτικά πως γίνεται, μια που ούτε και οι απόφοιτοι Λυκείου το γνωρίζουν. Είναι κρίμα πάντως που μια τόσο σπουδαία επιτυχία της επιστήμης, η τηλεόραση, κατάντησε (στα χέρια ποιών άραγε;) να γεμίζει την καθημερινότητά μας με τόση ανοησία, τόσο ψέμα, τόση βία…και εμείς να το ανεχόμαστε !
• Τι είναι διαφορετικό στο DNA του καθενός μας ;
Στον πυρήνα του κάθε μας κυττάρου υπάρχουν 23 ζευγάρια δίκλωνου DNA.Το ένα δίκλωνο DNA το πήραμε από τον πατέρα μας και το άλλο από την μητέρα μας. Στο ζευγάρι τα δύο DNA είναι όμοια, αλλά όχι ολόιδια. Ο κάθε κλώνος έχει εκατομμύρια βάσεις (A,T,C,G) στη σειρά. Από όλο αυτό το DNA, ένα μικρό μέρος μόνο συμμετέχει σε γονίδια, δηλ. περιέχει πληροφορίες για την κατασκευή των πρωτεϊνών. Το μεγαλύτερο μέρος δεν ξέρουμε για ποιο λόγο υπάρχει. Μέσα σ’ αυτό λοιπόν το «άχρηστο» DNA υπάρχουν σε διάφορες θέσεις μικρές επαναλαμβανόμενες ακολουθίες βάσεων όπως π.χ. GTGTGTGT. Ο αριθμός των επαναλήψεων σε μια συγκεκριμένη θέση, διαφέρει από άτομο σε άτομο, από 4 επαναλήψεις μέχρι 40. Αν υποθέσουμε ότι το προηγούμενο παράδειγμα είναι από το πατρικό μας DNA, έχει 4 επαναλήψεις. Το αντίστοιχο μητρικό μας DNA στην ίδια θέση, μπορεί να έχει 30. Αυτές τις επαναλήψεις τις άφησε η φύση στην τύχη, γιατί δεν έχουν καμιά σημασία για μας. Επομένως επαναλήψεις GT στην συγκεκριμένη θέση του συγκεκριμένου ζευγαριού DNA, εμείς έχουμε 4 και 30. Οι άλλοι πιθανόν έχουν διαφορετικές. Οπότε αν εξετάσουμε τον αριθμό των επαναλήψεων σε 5 διαφορετικές θέσεις του ανθρώπινου DNA, η πιθανότητα δυο άνθρωποι να έχουν ακριβώς τον ίδιο αριθμό επαναλήψεων σε κάθε μια θέση (εξαιρούνται οι ολόιδιοι δίδυμοι ), είναι 1 στα 10 δισεκατομμύρια.
• Πως θα ενισχύσουμε το «σήμα» του DNA ;
Ας πούμε ότι από τον τόπο του εγκλήματος πάρθηκε μια τρίχα ή ίχνη αίματος κλπ. Αυτά πιθανόν να περιέχουν τα κατάλοιπα μόνο ενός κυττάρου. Δεν μπορούμε όμως να «δούμε» τόσο λίγο DNA. Γι’ αυτό τα τμήματα του DNA που θέλουμε να εξετάσουμε(που περιέχουν τις επαναλήψεις), θα τα πολλαπλασιάσουμε εκατομμύρια φορές.( Μήπως και το ηλεκτρικό ρεύμα της κεραίας της τηλεόρασης, δεν το ενισχύουμε με ενισχυτές, για να μπορούμε να δούμε τηλεόραση ;). Η μέθοδος που εφαρμόζεται λέγεται αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR), για την οποία ο Mullis που την εφεύρε, πήρε το βραβείο Nobel Χημείας το 1993. Σ’ ένα σωληνάκι βάζουμε το DNA, την DNA πολυμεράση( πρωτεΐνη που πολλαπλασιάζει το DNA) και αρκετές βάσεις A,T,C,G.Το μυστικό είναι ότι βάζουμε και κατάλληλα μικρά μονόκλωνα DNA (primers), τα οποία θα ενωθούν στα δυο άκρα των επαναλαμβανόμενων ακολουθιών βάσεων, για να «πούν» στην DNA πολυμεράση, να πολλαπλασιάσει μόνο αυτά τα τμήματα του DNA. Με διαδοχικές θερμάνσεις και ψύξεις σε 1 ώρα έχουμε αρκετά εκατομμύρια απ’ αυτά τα τμήματα του DNA που μας ενδιαφέρουν.
•Πως θα δούμε τι αριθμό επαναλήψεων έχει ένας άνθρωπος ;
Ας πούμε ότι εξετάζουμε τις επαναλήψεις που υπάρχουν σε 5 συγκεκριμένες θέσεις. Δηλ. για πόσα κομμάτια DNA μιλάμε ; Φυσικά για 10 κομμάτια.( Ας θυμηθούμε ένα από τον πατέρα και ένα από την μητέρα). Άρα μέχρι τώρα έχουμε φτιάξει εκατομμύρια αντίγραφα 10 τμημάτων DNA. Το DNA έχει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Τα κομμάτια του DNA τα τοποθετούμε στην κορυφή μιας στήλης (gel) ηλεκτροφόρησης. Η στήλη αυτή είναι φορτισμένη αρνητικά στην κορυφή και θετικά στην βάση της. Οπότε με την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου, τα κομμάτια του DNA μετακινούνται προς την βάση της. Λόγω αδράνειας, τα μικρά κομμάτια μετακινούνται πιο γρήγορα από τα μεγαλύτερα. Έτσι σε λίγη ώρα, ανάλογα με τον αριθμό των επαναλήψεων που έχει το κομμάτι δημιουργούνται λωρίδες πάνω στην στήλη π.χ. μια λωρίδα στις 4 επαναλήψεις, μια στις 9, μια στις 22, μια στις 30 κλπ. Αυτές οι λωρίδες είναι αόρατες στο ορατό φώς. Γι’ αυτό για να τις δούμε, βυθίζουμε την στήλη σε μια χρωστική η οποία ενώνεται με το DNA και φαίνεται έντονα στο υπεριώδες φώς. Έτσι λοιπόν έχουμε 10 φωτεινές λωρίδες, μια για κάθε τμήμα DNA. Κάνουμε την ίδια διαδικασία με το DNA π.χ. των υπόπτων, και όποιος βρεθεί να έχει τις ίδιες ακριβώς επαναλήψεις, είναι ο ένοχος, με πιθανότητα λάθους 1 στα 10 δισεκατομμύρια.
• Τι είναι διαφορετικό στο DNA του καθενός μας ;
Στον πυρήνα του κάθε μας κυττάρου υπάρχουν 23 ζευγάρια δίκλωνου DNA.Το ένα δίκλωνο DNA το πήραμε από τον πατέρα μας και το άλλο από την μητέρα μας. Στο ζευγάρι τα δύο DNA είναι όμοια, αλλά όχι ολόιδια. Ο κάθε κλώνος έχει εκατομμύρια βάσεις (A,T,C,G) στη σειρά. Από όλο αυτό το DNA, ένα μικρό μέρος μόνο συμμετέχει σε γονίδια, δηλ. περιέχει πληροφορίες για την κατασκευή των πρωτεϊνών. Το μεγαλύτερο μέρος δεν ξέρουμε για ποιο λόγο υπάρχει. Μέσα σ’ αυτό λοιπόν το «άχρηστο» DNA υπάρχουν σε διάφορες θέσεις μικρές επαναλαμβανόμενες ακολουθίες βάσεων όπως π.χ. GTGTGTGT. Ο αριθμός των επαναλήψεων σε μια συγκεκριμένη θέση, διαφέρει από άτομο σε άτομο, από 4 επαναλήψεις μέχρι 40. Αν υποθέσουμε ότι το προηγούμενο παράδειγμα είναι από το πατρικό μας DNA, έχει 4 επαναλήψεις. Το αντίστοιχο μητρικό μας DNA στην ίδια θέση, μπορεί να έχει 30. Αυτές τις επαναλήψεις τις άφησε η φύση στην τύχη, γιατί δεν έχουν καμιά σημασία για μας. Επομένως επαναλήψεις GT στην συγκεκριμένη θέση του συγκεκριμένου ζευγαριού DNA, εμείς έχουμε 4 και 30. Οι άλλοι πιθανόν έχουν διαφορετικές. Οπότε αν εξετάσουμε τον αριθμό των επαναλήψεων σε 5 διαφορετικές θέσεις του ανθρώπινου DNA, η πιθανότητα δυο άνθρωποι να έχουν ακριβώς τον ίδιο αριθμό επαναλήψεων σε κάθε μια θέση (εξαιρούνται οι ολόιδιοι δίδυμοι ), είναι 1 στα 10 δισεκατομμύρια.
• Πως θα ενισχύσουμε το «σήμα» του DNA ;
Ας πούμε ότι από τον τόπο του εγκλήματος πάρθηκε μια τρίχα ή ίχνη αίματος κλπ. Αυτά πιθανόν να περιέχουν τα κατάλοιπα μόνο ενός κυττάρου. Δεν μπορούμε όμως να «δούμε» τόσο λίγο DNA. Γι’ αυτό τα τμήματα του DNA που θέλουμε να εξετάσουμε(που περιέχουν τις επαναλήψεις), θα τα πολλαπλασιάσουμε εκατομμύρια φορές.( Μήπως και το ηλεκτρικό ρεύμα της κεραίας της τηλεόρασης, δεν το ενισχύουμε με ενισχυτές, για να μπορούμε να δούμε τηλεόραση ;). Η μέθοδος που εφαρμόζεται λέγεται αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR), για την οποία ο Mullis που την εφεύρε, πήρε το βραβείο Nobel Χημείας το 1993. Σ’ ένα σωληνάκι βάζουμε το DNA, την DNA πολυμεράση( πρωτεΐνη που πολλαπλασιάζει το DNA) και αρκετές βάσεις A,T,C,G.Το μυστικό είναι ότι βάζουμε και κατάλληλα μικρά μονόκλωνα DNA (primers), τα οποία θα ενωθούν στα δυο άκρα των επαναλαμβανόμενων ακολουθιών βάσεων, για να «πούν» στην DNA πολυμεράση, να πολλαπλασιάσει μόνο αυτά τα τμήματα του DNA. Με διαδοχικές θερμάνσεις και ψύξεις σε 1 ώρα έχουμε αρκετά εκατομμύρια απ’ αυτά τα τμήματα του DNA που μας ενδιαφέρουν.
•Πως θα δούμε τι αριθμό επαναλήψεων έχει ένας άνθρωπος ;
Ας πούμε ότι εξετάζουμε τις επαναλήψεις που υπάρχουν σε 5 συγκεκριμένες θέσεις. Δηλ. για πόσα κομμάτια DNA μιλάμε ; Φυσικά για 10 κομμάτια.( Ας θυμηθούμε ένα από τον πατέρα και ένα από την μητέρα). Άρα μέχρι τώρα έχουμε φτιάξει εκατομμύρια αντίγραφα 10 τμημάτων DNA. Το DNA έχει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Τα κομμάτια του DNA τα τοποθετούμε στην κορυφή μιας στήλης (gel) ηλεκτροφόρησης. Η στήλη αυτή είναι φορτισμένη αρνητικά στην κορυφή και θετικά στην βάση της. Οπότε με την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου, τα κομμάτια του DNA μετακινούνται προς την βάση της. Λόγω αδράνειας, τα μικρά κομμάτια μετακινούνται πιο γρήγορα από τα μεγαλύτερα. Έτσι σε λίγη ώρα, ανάλογα με τον αριθμό των επαναλήψεων που έχει το κομμάτι δημιουργούνται λωρίδες πάνω στην στήλη π.χ. μια λωρίδα στις 4 επαναλήψεις, μια στις 9, μια στις 22, μια στις 30 κλπ. Αυτές οι λωρίδες είναι αόρατες στο ορατό φώς. Γι’ αυτό για να τις δούμε, βυθίζουμε την στήλη σε μια χρωστική η οποία ενώνεται με το DNA και φαίνεται έντονα στο υπεριώδες φώς. Έτσι λοιπόν έχουμε 10 φωτεινές λωρίδες, μια για κάθε τμήμα DNA. Κάνουμε την ίδια διαδικασία με το DNA π.χ. των υπόπτων, και όποιος βρεθεί να έχει τις ίδιες ακριβώς επαναλήψεις, είναι ο ένοχος, με πιθανότητα λάθους 1 στα 10 δισεκατομμύρια.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου