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刘慈欣DNA样本被送入太空 期望在太空永久保存(2)

2019-01-22 14:48:42  科技日报    参与评论()人

除了独特的酶这一生物“天敌”之外,DNA还有化学和物理上的弱点。

DNA对酸和碱都非常敏感。游离的金属离子会让DNA发生催化反应,最终变性,因此DNA的保存溶液都需要pH恒定或摇摆幅度不大。实验室短期内使用的DNA,需要放置在缓冲溶液中保存,“缓冲”指的就是这种溶液对决定酸碱度的离子能够“包容”,离子多了就吸附,少了自己也可提供离子基团,保持住整个环境中的酸碱度,像一块“海绵”,为DNA“减震”。

物理方面,太空辐射、紫外线中的高能粒子,能使DNA断裂氧化。这就是为什么紫外线或核辐射会造成基因变异。高温高压环境也会对DNA的稳定性产生影响。

“所以DNA理想的保存环境是:避开生物,低温;避开光,黑暗;避开水,干燥。”张德文总结。

保存方式与保存时长密切相关

西伯利亚冻土层的猛犸象不仅DNA保存完好,部分组织也是完整的。而常温DNA在溶液中保存的话,可能不到几天就会裂解。可见,保存方式与保存时间长度密切相关。

将DNA在缓冲溶液中保存,4℃可以保质几天。-20℃可以保存几周,这些在普通冰箱就可以实现。现在的实验条件比之前大幅提高,很多实验室都会有-80℃的冰箱,可保存几个月。几年的话,需要离开水环境,即不给水解酶发挥作用的环境,例如DNA干粉在液氮中保存。

然而超低温冰箱和液氮的存储都将耗费大量能源,有研究一直在摸索常温下的DNA有效保存。有资料显示,乙醇等可以有效减少DNA链的断裂,DNA可在室温下保存两年后仍具有90%的原始螺旋结构。通过固相吸附等技术也可实现在常温下的多年保存,例如经化学处理的纤维素基质可使DNA免受核酸酶、氧化剂以及细菌等的危害,经由该基质保存22年的血液样品也能够在法医遗传学上完成STR(一种名叫“短串联重复序列测定”的亲子鉴定方法)实验。

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