Ontwerper DNA -Vermenigvuldigen als konijnen!

Een team van zes wetenschappers heeft laten zien hoe DNA-instructies in elk te vervaardigen object kunnen worden opgeslagen, zodat het aan de hand van die instructies kan worden gerepliceerd. Het object dat ze besloten te coderen was een plastic konijn, dat ze vervolgens printten met een 3D-printer. De keuze van de onderzoeker voor informatieopslag was DNA, vanwege zijn verbazingwekkende informatie-dragende capaciteit en geringe afmeting. In het hars dat werd gebruikt om het plastic konijn te maken¹, plaatsten ze microscopisch kleine glaskraaltjes met DNA, gecodeerd met instructies voor de 3D-printer om weer een konijn te maken. Het onderzoek werd uitgevoerd om de haalbaarheid aan te tonen van het gebruik van DNA als opslagmedium voor informatie, en de geschiktheid daarvan om vele malen gekopieerd te worden in een industrieel proces.

Voor de replicatie van het konijn namen de onderzoekers een klein stukje van het oor van het konijn en haalden de opgeslagen DNA-instructies uit het plastic. Het DNA werd gelezen en gedecodeerd tot instructies voor de 3D-printer om een ander konijn af te drukken (de replica replicerend). Het harsfilament dat door de 3D-printer werd gebruikt, werd vervolgens doordrenkt met gekopieerde DNA-instructies, die vervolgens onderdeel werden van het nieuwe 3D-geprinte konijn. Deze productiecyclus werd vijf keer herhaald om de betrouwbaarheid van de gekopieerde DNA-informatie en de haalbaarheid van de methode aan te tonen.²

Verbazingwekkend DNA-opslag

Wetenschappers erkennen de ongelooflijk compacte informatieopslagcapaciteit van DNA. Er is bijvoorbeeld berekend dat één speldenknop (2 mm diameter) van DNA de informatie kan opslaan van een stapel boeken die tot aan de maan reikt, 492,5 keer! Of stel je een speldenknopje DNA voor, uitgerekt tot een draad, met dezelfde diameter als een DNA-molecuul. Hoe lang zou de draad zijn? Met wat rekenwerk kom je dan uit op 1,33 x 10^6 km, wat overeenkomt met een afstand van meer dan 30 keer rond de aarde ter hoogte van de evenaar!³ Het DNA van één menselijke cel zou ontrafeld zich een lengte hebben van twee meter. Volwassenen hebben ongeveer 100 biljoen cellen in hun lichaam, wat betekent dat de totale lengte van het DNA in die cellen gelijk is aan 160 keer de afstand van de aarde tot de zon!⁴ Daarom kijken onderzoekers naar DNA als informatieopslagmedium voor futuristische computers, of krachtige microscopisch kleine opslagplaatsen van kennis.

Bij het 3D-printen van deze konijnen werd het DNA gecodeerd door een speciale machine die in staat is om alle benodigde informatie in de DNA-structuur te schrijven (een computer gebaseerd systeem genaamd DNA Fountain).⁵ Dit lijkt misschien triviaal voor sommige mensen, maar het bewijs van het concept dat door de onderzoekers wordt gedemonstreerd, zou kunnen betekenen dat elk object instructies voor zijn eigen vermenigvuldiging kan dragen. Andere toepassingen zijn het opslaan van elektronische medische dossiers in implantaten, of het verbergen van gegevens in alledaagse voorwerpen (steganografie). De onderzoekers overwogen dat hun onderzoek zelfs de ontwikkeling van zelf replicerende machines zou kunnen vergemakkelijken – hoewel dit meer uit de wereld van science fiction komt dan dat het gebaseerd is op wetenschappelijke feiten!

Ontwerpen vereisen een ontwerper

De onderzoekers gebruikten een meerstappenproces met behulp van geavanceerde machines (intelligent ontworpen en ontwikkeld), die veel planning en voorkennis vereisten om hun gewenste doelen te bereiken. Een stereo lithografisch bestand (stl; printinstructies voor 3D-printer) werd gecodeerd met de geometrie voor het printen van het konijn. Dit stl-bestand was 45 kB groot (wat neerkomt op 45.000 tekens machinecode). De informatie werd vervolgens geprogrammeerd in DNA-fragmenten met behulp van het DNA Fountain-systeem en het resulterende DNA doorliep verschillende stadia van verwerking om uiteindelijk verzegeld te worden in microscopisch kleine glazen kralen. Deze werden gemengd met de hars die het 3D-printer filament – de grondstof voor het printen van de gewenste vorm – voor in dit geval een konijn.

Waar kwam de informatie vandaan?

De informatie om het 3D-konijn af te drukken, kwam van de hoofden van de programmeurs, de intelligente scheppers van het plastic model en degenen van wie de vindingrijkheid leidde tot het bijbehorende onderzoek. Door een geavanceerde machinerie in een laboratorium (DNA-fontein) te gebruiken, konden de onderzoekers de letters op het synthetische DNA-fragment manipuleren om de 3D-printinstructies te coderen.

De onderzoekers gebruikten de bestaande code van DNA (deoxyribonucleïnezuur), bestaande uit vier ‘letters’ van specifieke chemicaliën: adenine [A], thymine [T], cytosine [C] en guanine [G]. In levende cellen zijn deze letters zo gerangschikt dat ze informatie over de dubbele DNA-helix coderen. Het zijn echter niet de chemische letters zelf die de informatie bevatten, maar het is hun rangschikking, die volledig onafhankelijk is van hun chemie. De DNA-letters A, T, C en G werden door de onderzoekers gecodeerd in binair, eentjes en nulletjes dus:

• A = 00
• C = 01
• G = 10
• T = 11

Het resulterende binaire bestand werd de instructies voor de 3D-printer om een modelkonijn te reproduceren. Vergeet niet: de fundamentele punten zijn, zoals reeds vermeld,: de informatie kwam uit een intelligente bron – de geest van de onderzoekers – en de informatie was niet afhankelijk van de DNA-letters, maar eerder van hun intelligente rangschikking. Het medium om de informatie op te slaan had van alles kunnen zijn wat de onderzoekers maar zouden kiezen., Het is echter de doelgerichte rangschikking van dat middel wat de informatie overbrengt. De onderzoekers gebruikten zeker geen willekeurig proces zoals evolutie om de informatie te coderen. Maar ondanks dit feit stellen ze:

“ … we hebben een 3D-object gemaakt dat DNA bevat dat codeert voor de blauwdruk om zichzelf te creëren … Deze configuratie doet denken aan biologische organismen, waarin de instructies voor het maken van een object in de materie zelf voorkomen.”⁶

Ontwerp, informatie en intelligentie

De onderliggende aanname voor het bestaan van leven is de darwinistische evolutie, maar tot op heden heeft dit idee geen verklaring gegeven voor de informatie die in levende organismen aanwezig is. Bovendien is die informatie onafhankelijk van de chemie van DNA. Zonder de informatie van de onderzoekers zou er geen plastic konijn zijn en zonder informatie in levend DNA zou er geen leven zijn. Maar waar kwam de informatie voor levende wezens vandaan? Het enige mogelijke antwoord is van een intelligente programmeur — God!

In een ander deel van het experiment gingen de onderzoekers verder met het coderen van DNA-fragmenten met een video van twee minuten (1,4 MB), die werd geïmplanteerd in een 3D-geprinte leesbril. “Het eindresultaat was een gewoon uitziende bril met gewone licht doorlatende lenzen … die in het geheim een videoboodschap opsloeg.”⁷

In de publicatie wordt de eerste persoon meervoud 86 keer gebruikt om het intelligente proces te beschrijven dat de wetenschappers volgden om hun einddoel te bereiken. Bijvoorbeeld: “we hebben bedacht”, “we hebben toegepast”, “we hebben gesynthetiseerd”, “we hebben opgeslagen”, “we hebben geselecteerd”, “we hebben verwerkt” en “we hebben gemaakt”, enz. Als er zo veel ntelligent vooruit denken nodig was om het DNA met instructies te coderen om een plastic konijn te maken, hoeveel intelligenter vooruit denken was er dan nodig om het DNA te coderen met instructies voor het maken van een levend konijn – een konijn dat zich ook kan voortplanten als een konijn?

DNA-betrouwbaarheid

Een van de onderzoeksdoelen was om aan te tonen hoe vaak het DNA kon worden gekopieerd om de plastic konijnen te produceren, zonder de informatie te beschadigen. Het blijkt best vaak te zijn! Het onderzoek stelt:
“… zelfs als we het aantal replicaties beperken tot vijf generaties, is het theoretisch mogelijk om ten minste … 8,44 × 10^19 konijntjes te maken zonder de DNA-bibliotheek opnieuw te synthetiseren.”

Dat theoretische aantal is meer dan het aantal sterren in een groot sterrenstelsel! Dit is bewijs van de stabiliteit van DNA als opslagmedium, vergeleken met menselijke technologie.⁸ Het betekent dat het steeds weer kan worden gekopieerd, voordat de informatie in het DNA corrupt werd. Bovendien zijn de intelligent ontworpen machines, die de onderzoekers gebruikten om de DNA-instructies te synthetiseren en repliceren, op zich ook analoog aan de cellulaire machinerie die essentieel is voor DNA-replicatie in levende organismen. Toch verbleekt de 3D-printer zelf in onbeduidendheid in vergelijking met de verbazingwekkende vermogens van levende organismen om hun voedsel te metaboliseren, te groeien, te genezen en zich te vermenigvuldigen. De replicatie van DNA in levende cellen is verbazingwekkend in zijn nauwkeurigheid ( 1,2 fouten per honderd miljoen basenparen per generatie). In de cel staat een grote machinerie klaar om de gekopieerde DNA-informatie te repareren en controleren. Dit alles gaat veel verder dan menselijke technologie.

Conclusie

Het slimme en intelligente onderzoek van deze wetenschappers is een lange weg om te laten zien dat informatie en de benodigde machinerie alleen met intelligente middelen tot stand kunnen komen. Als de wetenschappers zoveel technisch- en programmeervermogen nodig hadden om een ‘reproduceerbaar’ plastic konijn te kunnen produceren — hoeveel te meer dan de Heer van de schepping, die Zijn verbazingwekkende schepping voor Zijn eigen glorie ontwierp en onderhoudt?

“U bent het waard, Heere, te ontvangen de heerlijkheid, de eer en de kracht, want U hebt alle dingen geschapen, en door Uw wil bestaan zij en zijn zij geschapen.” (Openbaring 4:11).

Dit artikel is met toestemming overgenomen van de website van Creation Ministries International. Het originele artikel is hier te vinden.

1. Kunsthars is een synthetisch organisch polymeer (in vloeibare of vast vorm) dat als uitgangsproduct kan zijn voor plastics.
2. Liverpool, L., 3D-printed bunny contains DNA instructions to make a copy of itself, newscientist.com, 9 December 2019; bezocht op 4 juni 2020.
3. Gitt, W., Dazzling design in miniature: DNA information storage, Creation 20(1):6, December 1997.
4. Leslie, J.G., In Brief—DNA mutation and design, Creation 6(4):18, 1984.
5. Zie ook: Robertson, C.R., DNA Fountain Improves Data Storage, 22 April 2017, evolving-science.com; bezocht op 6 juni 2020.
6. Koch, J. et al., A DNA-of-things storage architecture to create materials with embedded memory, Nature Biotechnology, doi.org/10.1038/s41587-019-0356-z, 9 December 2019.
7. Koch, J. et al., A DNA-of-things storage architecture to create materials with embedded memory, Nature Biotechnology, doi.org/10.1038/s41587-019-0356-z, 9 December 2019.
8. Dit idee van de stabiliteit van DNA wordt vaak omver geblazen door de kwetsbaarheid van het DNA-molecuul en dat er een hele cellulaire machinerie nodig is om het te laten voortbestaan. Ideeën dat DNA honderdduizenden of meer jaren kan overleven hebben geen enkele grond. Zie: Sarfati, J., DNA: the best information storage system, 4 June 2015.