New tool for genetic engineering

"Making major changes to the genetic code has so far been almost impossible. Now two research groups are presenting a breakthrough.

 

Gene scissors such as Crispr-Cas are considered the most modern tools for making genetic changes in plants, for example. This can quickly make them more tolerant to diseases or environmental stress, or improve their yields. "Genome editing" is also important in research, whether to understand diseases or develop drugs. In Germany, genome editing has so far only been approved for use in the laboratory, but in other countries, plants modified in this way are already being grown in fields. Crispr-Cas is considered a major research success, and the two developers of the process, Jennifer Doudna and Emmanuelle Charpentier, received the Nobel Prize for Chemistry in 2020.

 

Another instrument that is already being used for genome editing is so-called RNA interference. Small RNA molecules are introduced into cells that inhibit the conversion of genetic information into proteins by preventing the formation of messenger RNA (mRNA) or blocking its reading.

 

Addition to the toolbox

 

Both mechanisms, gene scissors and RNA interference, are mechanisms that occur naturally in cells so that the reading of genetic information works as accurately as possible. Scientists have researched them and learned how to use them to rewrite genetic codes. They have become important tools for green genetic engineering, but also in the development of medicines.

 

In nature, however, it is not only small changes to the genetic code in which these two mechanisms play a role. There is also often a rearrangement of larger areas of the genome. In this case, a large section of the genetic alphabet is inserted into existing genetic codes at once, and the corresponding changes can be extensive.

 

Bridges between DNA strands

 

Such rearrangements, known as insertion, inversion and deletion, are normally carried out by the cell with the help of certain enzymes: recombinases catalyze the breakage and recombination of DNA, transposases move DNA sections from one place to another. Scientists had observed and researched these rearrangement processes - but had not yet found a way to use the cellular tools required for this.

 

Now two working groups seem to have achieved exactly this: the teams led by Patrick Hsu from the Arc Institute and the University of California in Berkeley and by Hiroshi Nishimasu from the University of Tokyo describe in two publications in "Nature" how they managed to use so-called bridge RNA to change larger pieces of the genome at once than was possible with previous gene scissors.

 

"This is a completely new mechanism for biological programming," said Patrick Hsu at a press conference ahead of the publication. "We can use it to combine any DNA sequence we want." The researchers can make large-scale changes by inserting sequences at a location of their choice, reversing them or deleting them.

 

This new method does not cause a break in the DNA strand, the researchers emphasize. This is a disadvantage of gene scissors, which means that repair mechanisms have to be activated in the cell, which in turn can be prone to errors.

 

The key feature of the new method is the bridge RNA molecule. This is a piece of non-coding RNA (i.e. a single-stranded nuclease) that can be coded in such a way that it specifically contains two loops: one that allows it to pair with nucleic bases of the target DNA - and a second that connects with the "donor" DNA. Both the target and donor binding loops can be reprogrammed independently of each other.

 

In this way, a specific new combination (recombination) between two DNA molecules can be made possible. The advantage: Even long DNA sequences can be rearranged. "The bridge system offers a unified mechanism for the three basic DNA rearrangements required for genome design," says Patrick Hsu." [1]

 1. Neues Werkzeug für die Gentechnik. Frankfurter Allgemeine Zeitung (online) Frankfurter Allgemeine Zeitung GmbH. Jun 26, 2024. Von Pia Heinemann

Arkliui tinkamos karalystės --- Istorijos eiga pasikeitė, kai raitieji kariai išmoko sutramdyti nusistovėjusių imperijų pėstininkus

„Reideriai, valdovai ir prekybininkai 

 David Chaffetz

 Norton, 448 puslapiai, 32,50 doleriai

 

 Šilko kelio paminėjimas daugelį iš mūsų nukelia į legendų laikus. Įsivaizduojame drąsius prekybininkus, į niūrius viduramžių Venecijos ir Vienos turgus atvežančius dar nematytus gaminius iš tokių vietų, kaip Kublai Khano Xanadu.

 

 Davidas Chaffetzas į šį klausimą žiūri gana atkakliai, nors ir ne be romantikos atspalvio.

 

 „Tai, ką dabar vadiname Šilko keliu, – rašo jis, – tiksliau reikėtų vadinti Arklių keliu."

 

Knygoje „Reideriai, valdovai ir prekybininkai“ jis siūlo išmintingą ir linksmą kroniką apie žirgų vaidmenį imperijų iškilime. Jis pasakoja, kad ne šilkas, o arklys pritraukė pirkėjus ir pardavėjus į legendinį prekybos kelią, kuris jungė Europą – sunkiomis karavanų ekspedicijomis ir vaizduotės skrydžiais – į vešlius ir geidžiamus Rytus.

 

 P. Chaffetzas nesiūlo atsisakyti Šilko kelio, kaip pasirinkto maršruto, kurį 13 amžiuje pirmą kartą išgarsino Marco Polo – frazė, kaip jis sako, yra „nuostabiai sukelianti įspūdį“. Tačiau jis pabrėžia, kad maždaug nuo septintojo amžiaus Kinijos Tangų imperatoriai savo brangų šilką pajungė galingam žirgui. Beviltiškai stokodami tauriųjų metalų, jie naudojo šilką, kaip valiutą, kad sumokėtų už tūkstančius arklių, kuriuos pirko iš karingų, arklius auginančių, stepių žmonių į vakarus nuo Kinijos.

 

 „Joks gyvūnas nepadarė tokios didelės įtakos žmonijos istorijai, kaip arklys“, – rašo ponas Chaffetzas, nors pasaka prasideda priešistorėje, kai žmogus prisijaukino arklį, išmoko joti ir melžti, o vėliau įvaldė kovos meną su žirgais. Šis paskutinis žygdarbis buvo atliktas geležies amžiuje kartu su kompozito (arba Kupidono) lanko išradimu, kuriuos išrado skitai iš Pazyryko (Uralo kalnuose), dėl kurio, du juo naudotas, arklys tapo „masinio naikinimo ginklu“. Tai pakeitė karą ir nukreipė užkariavimo eigą, suteikdama galimybę arklių nešamiems kariams perimti ir pavergti masinius nusistovėjusių imperijų pėstininkus.

 

 Buvo laikas, kai arklių šalis – dabartinė Mongolija, Kazachstanas, Uzbekistanas, Turkmėnistanas, Ukraina ir Vengrija – buvo pasaulio centras. Nors Eurazijos stepėse buvo tik dalis didžiųjų Kinijos, Indijos ir Irano ūkininkavimo civilizacijų žmonių, jos valdė pusę visų pasaulio arklių. „Tai suteikė žirgų augintojų tautoms nedidelį vaidmenį istorijoje“, – šimtmečius arklys buvo „strateginis turtas“, kuris XX amžiuje prilygo naftai.

 

 Ponas Chaffetzas savo pasakojimą mezga su dideliu aprašomuoju polėkiu. Dėl „nuolat didėjančios šilko paklausos, reikalingos apmokėti vis didėjantį arklių skaičių“, Kinija – IX ir X amžiuje – „sunkiai įstengė užverbuoti pakankamai subtilių moteriškų pirštų“, kad galėtų austi audinį. Vėlesniais amžiais arbata pakeitė šilką, kaip valiutą, kuria kinai mokėjo už nepasotinamą kavalerijos arklių alkį.

 

 Šis naujas mainų būdas atnešė palengvėjimą Kinijos iždui, pažymi ponas Chaffetzas. Arbata turėjo "privalumą pardavėjams, kad ji buvo suvartojama greičiau, nei šilkas susidėvi". Arbatkrūmių pasiūlą būtų galima padidinti daug lengviau, nei šilkmedžių ir jų šilkaverpių, o „žirgų prekeiviai, žiemoję vėsiose palapinėse, palankiai įvertino šį šildantį ir stimuliuojantį gėrimą“.

 

 Tačiau arkliai kainavo didžiausią kainą: stepių gyventojams „vis labiau įsipainiojus į sėsliai gyvenusias tautas, buvo paklota dirva stepių imperijai, kuri užvaldys visą pasaulį“.

 

 Svarbiausias iš šių užkariautojų buvo baisus mongolas Čingischanas, o jo įkurta imperija (išliko 1206–1368 m.) atstovavo „žirgininkystės valdymo apogėjų“. Ji tęsėsi nuo šiaurinės Kinijos iki vakarinių šiuolaikinės Ukrainos pakraščių, įskaitant Afganistaną, Iraną ir didžiąją dalį šiandieninės Turkijos. Priešingai, nei seldžiukai, chitanai, jurčėnai ir turkai kipčakai – stepėse gyvenantys žirgų augintojai-marodieriai, buvę prieš jį – Čingisas niekada neįsijungė su užkariautomis tautomis. Jo mongolai ant žirgo „neprisiims kinų kultūros“. Mongolų sostinė liko Mongolijoje, niekada neperkeliama į Kiniją. Jo buvo, ponas Chaffetzas gražia fraze pasakoja: „žolės imperija“, kurioje „ganykla dažnai tarnavo, kaip casus belli“.

 

 Jų imperijos įkarštyje mongolai valdė 10 milijonų arklių. Atšiauriomis žiemomis ūkininkų pasėliai dažnai būdavo konfiskuojami, kad išmaitintų mongolų bandas. „Kai arkliai varžydavosi su žmonėmis dėl maisto, arkliai būdavo pirmoje vietoje. Tačiau sprendimas dėl dirbamos žemės galėjo būti didžiausia Čingiso imperinė klaida. Antrajame XIII amžiaus dešimtmetyje jis užvaldė šiaurinę Kiniją, jis norėjo kiekvieną ten esančios dirbamos žemės centimetrą paversti ganykla jo arkliams. Jo patarėjai, kilę iš tautų, kurios kažkada valdė šią sritį, įtikino jį  palikti fermas ramybėje, teigdamas, kad jo surinkti mokesčiai leistų nupirkti daugiau, nei pakankamai, pašarų jo kavalerijai. Šis atidėjimas, rašo ponas Chaffetzas, „tikriausiai užantspaudavo mongolų likimą Kinijoje“. Naikinant dirbamą žemę, užkariautieji žmonės būtų nužudyti arba būtų išvaryti į masinę tremtį. Vietoj to jie išgyveno ir persigrupavo. Jei mongolai būtų išnaikinę žemės ūkį regione, mongolai, „galbūt, niekada nebūtų buvę išvaryti“.

 

 P. Chaffetzas yra savarankiškas mokslininkas, motyvuotas romantikos ir asmeninių manijų. Išėjęs į pensiją Lisabonoje po 15 metų darbo IBM, jis rašo esė apie Turkiją, arabų pasaulį ir Indijos subkontinentą. Jis yra knygos „Kelionė per Afganistaną“ (2002 m.) autorius, pasakojantis apie jo keliones po šią šalį (dažnai ant arklio) prieš pat sovietų įsiveržimą.

 

 Afganų istorijos ir kultūros žinios, kurias jis tada įgijo, padėjo jam gerai, nes jos atsispindėjo skyriuose apie Didįjį žaidimą. Tai yra anglų ir rusų konkurencija, kuri vyko XIX amžiaus pabaigoje ir XX amžiaus pradžioje, kai „dvi Europos imperijos atsidūrė senoviniame politiniame žaidime dėl Azijos arklio galių“.

 

 Tai žavus pernelyg supaprastintas politinis konkursas, kuriame buvo daug daugiau, nei žirgai, o ponas Chaffetzas kartais gali būti kaltas dėl to, kad kiekvienam žmogiškam įvykiui – mūšiams, aljansams, prekybos sandoriams – suteikiama arkliška interpretacija. Tačiau jo knygos trauka taip pat slypi tame pačiame įžūlumo mažinime. Viskas apie arklius. Sikhų karalystė Ranjit Singh (1780–1839), kuri XVIII amžiuje apėmė visą šiaurės vakarų Indiją ir išsiplėtė į Afganistaną, buvo „paskutinė valstybė, įkurta balne Indijoje – ir, tiesą sakant, pasaulyje“. Tai, nepaisant to, kad Indijos maharadžos šėrė jų arklius absurdiška dieta ghi (skaidytu sviestu), nerafinuotu cukrumi ir raudonuoju čili, „kad geriau sutvarkytų arklio humoro pusiausvyrą“.

 

 Tačiau M. Chaffetzo kultūros radaras visada yra taškas. Savo skyriuose apie arklio galias Radžyje Indijoje jis priskiria pasikartojančius britų nesugebėjimus įsigyti geriausių žirgų Vidurinėje Azijoje su jų taupumu. Jis taip pat priekaištauja britams dėl jų įprastos paniekos Indijos žirgų veislėms, kurios buvo optimalios vietiniam reljefui, nors pripažįsta, kad kai kurie arkliai galėjo būti per maži britų kavaleristams, kurie buvo aukštesni ir storesni už Indijos raitelius.

 

 P. Chaffetzo pasakojime yra daugybė žirgų varomų užkariautojų ir karo vadų, įskaitant Atilą Huną (apie 406–53); Timūrą arba Tamerlaną (1336-1405), turkų-mongolą, pavertusį Samarkandą didžiausiu jo laikų miestu; Baburą (1483-1530), Mogolų imperijos Indijoje įkūrėją, kilusį iš Čingiso ir Timūro; ir Michailą Skobelevą, rizikuojantį (bet žiaurų) Rusijos generolą, nugalėjusį turkmėnus 1881 m., užgrobusį carui Akhal-Teke, labiausiai vertinamos arklių veislės visoje Vidurinėje Azijoje, veisimosi vietas.

 

 Taip pat sužavi ir pono Chaffetzo pasakojimas apie Čianlongą (1711–1799), Čingų dinastijos imperatorių. Jo karinė kampanija prieš oiratus – labiausiai į vakarus nutolusius mongolų arklių ganytojus – buvo panaši į Napoleono žygį į Maskvą, tik su vienu skirtumu. Kinijos kariuomenė, kurią sudaro 150 000 karių, pasiėmė atsargų, kurių pakako veikti stepėje iki dvejų metų. Prancūzai, priešingai, badavo, ir žmonės, ir arkliai.

 

 Oiratų kampanija baigėsi tuo, ką J. Chaffetzas apibūdina, kaip „pirmą didelio masto ir istoriškai patvirtintą genocido pavyzdį“. Čingai išplatino raupus tarp šios blogu likimu išgarsėjusios genties, „sisteminėmis žudynėmis“ iškirsdami tuos, kurie nemirė nuo šios ligos. Manoma, kad iš viso žuvo milijonas oiratų. Tačiau Čianlongas gavo tai, ko ieškojo – jų žemes ir žirgus – per bene žiauriausią žmogaus bendravimo su gyvūnu, kuris formavo žmonijos istoriją, epizodą.

 ---

 P. Varadarajanas, žurnalo bendradarbis, yra Amerikos įmonių instituto ir Kolumbijos universiteto Kapitalizmo ir visuomenės centro bendradarbis.“ [1]

 

1. REVIEW --- Books: Kingdoms Fit for a Horse --- The course of history shifted when mounted warriors learned to subdue the foot soldiers of settled empires. Varadarajan, Tunku.  Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y.. 27 July 2024: C.7.

Kingdoms Fit for a Horse --- The course of history shifted when mounted warriors learned to subdue the foot soldiers of settled empires

 

"Raiders, Rulers, and Traders

By David Chaffetz

Norton, 448 pages, $32.50

Mention of the Silk Road transports many of us to a time of legend. We picture intrepid traders bringing to the humdrum markets of medieval Venice and Vienna never-before-seen wares from such places as the Xanadu of Kublai Khan.

David Chaffetz sees the matter rather more hardheadedly, though not without a tinge of romance. 

"What we now call the Silk Road," he writes, "should more accurately be called the Horse Road."

 In "Raiders, Rulers, and Traders," he offers a wise and jaunty chronicle of the role played by horses in the rise of empires. It was not silk but the horse, he tells us, that drew buyers and sellers to the fabled trading route that linked Europe -- by arduous caravan expeditions and flights of the imagination -- to the luscious and coveted Orient.

Mr. Chaffetz isn't suggesting that we get rid of Silk Road as our label of choice for the route first made renowned by Marco Polo in the 13th century -- the phrase is, as he says, "wonderfully evocative." But he does point out that, from around the seventh century, the Chinese Tang emperors subordinated their storied silk to the mighty horse. Desperately short of precious metal, they used silk as currency to pay for the thousands of steeds they bought from the warlike horse-breeding steppe people to China's west.

"No animal has had as profound an impact on human history as the horse," writes Mr. Chaffetz, though the tale begins in prehistory, when man domesticated the horse, learning how to ride and milk it and later mastering the art of fighting on horseback. This last feat was accomplished in the Iron Age alongside the invention of the composite (or Cupid's) bow by Scythians from Pazyryk (in the Ural Mountains), which made the mounted horse a "weapon of mass destruction." This transformed warfare and redirected the course of conquest, enabling horse-borne warriors to take on and subdue the massed foot-soldiers of settled empires.

There was a time when horse country -- today's Mongolia, Kazakhstan, Uzbekistan, Turkmenistan, Ukraine and Hungary -- was the center of the world. Although the steppes of Eurasia had only a fraction of the human population of the great farming civilizations of China, India and Iran, they controlled (Mr. Chaffetz tells us) half of all the world's horses. "This gave horse-breeding peoples an outsized role in history," the horse being, for centuries, a "strategic asset" that was on a par with petroleum in the 20th century.

Mr. Chaffetz weaves his tale with great descriptive verve. The "ever-increasing demand for silk needed to pay for the ever-increasing number of horses" resulted in China -- by the ninth and 10th centuries -- "struggling to recruit enough delicate female fingers" to weave the fabric. In later centuries, tea replaced silk as the currency with which the Chinese paid for their cavalry's insatiable horse-hunger.

This new mode of exchange came as a relief to China's exchequer, Mr. Chaffetz notes. Tea had the "advantage for the sellers of being consumed more quickly than silk wears out." The supply of tea bushes could be increased much more easily than mulberry trees and their silkworms, and the "horse dealers, who spent their winters in their chilly tents, welcomed this warming and stimulating beverage." 

But the horses came at the steepest price: As the steppe-dwellers "grew more and more enmeshed with the settled peoples, the ground was laid for a steppe-based empire to take over the whole world."

The foremost of these conquerors was the fearsome Mongol Genghis Khan, and the empire he established (extant from 1206 to 1368) represented "the apogee of horse-breeding rule." It extended from northern China to the western edges of modern-day Ukraine, including Afghanistan, Iran and much of what is Turkey today. Unlike the Seljuks, Khitans, Jurchens and Kipchak Turks -- steppe-based horse-breeders-cum-marauders who came before him -- Genghis never went native. His Mongol men on horseback "would not assimilate into Chinese culture." The Mongol capital remained in Mongolia, never shifting to China. His was, Mr. Chaffetz tells us in a lovely phrase, "an empire of grass," in which "pasture often served as a casus belli."

At the height of their empire, the Mongols controlled 10 million horses. Farmers' crops were often seized in harsh winters to feed their herds. "Whenever horses competed with humans for food, the horses came first." Yet a decision on farmlands may have been Genghis's biggest imperial blunder. When he overran northern China in the second decade of the 13th century, he wanted to turn every inch of farmland there into pasture for his horses. His advisers -- descended from peoples who'd once ruled over the area -- persuaded him to leave the farms alone, arguing that the taxes he'd reap would enable the purchase of more than enough feed for his cavalry. This reprieve, writes Mr. Chaffetz, "probably sealed the fate of the Mongols in China." Obliterating farmland would have killed off the conquered people, or driven them into mass exile. Instead they survived and regrouped. Had they eradicated agriculture in the region, the Mongols "might never have been evicted."

Mr. Chaffetz is a self-starting scholar, motivated by romance and personal obsessions. Retired in Lisbon after 15 years working for IBM, he writes essays on Turkey, the Arab world and the Indian subcontinent. He is the author of "A Journey Through Afghanistan" (2002), an account of his travels in that country (often on horseback) shortly before the Soviets invaded. 

The knowledge of Afghan history and culture he acquired then has stood him in good stead, shining through in his chapters on the Great Game. This is the Anglo-Russian rivalry, played out in the late 19th and early 20th centuries, in which "two European empires found themselves competing in an ancient political game over Asian horse power."

This is a charming oversimplification of a political contest that was about so much more than horses, and Mr. Chaffetz can be guilty, sometimes, of giving every human event -- battles, alliances, trade deals -- an equine interpretation. But the attraction of his book lies, also, in the same reductive audacity. Everything is about horses. The Sikh kingdom of Ranjit Singh (1780-1839), which in the 18th century encompassed all of northwest India and extended into Afghanistan, was "the last state founded in the saddle in India -- and, indeed, the world." This, notwithstanding the fact that India's maharajahs fed their horses an absurd diet of ghee (clarified butter), unrefined sugar and red chilis, "to better manage the balance of humors in the horse."

Mr. Chaffetz's cultural radar, however, is always spot on. In his chapters on horsepower in the Raj in India, he attributes the repeated failure of the British to procure the finest horses in Central Asia to their parsimoniousness. He also chides the British for their habitual disdain for Indian horse breeds, which were optimal for the local terrain, even as he concedes that some mounts may have been too small for British cavalrymen, who were taller and beefier than Indian riders.

Mr. Chaffetz's narrative features an array of horse-driven conquerors and warlords, including Attila the Hun (ca. 406-53); Timur, or Tamerlane (1336-1405), the Turco-Mongol who made Samarkand the greatest city of its time; Babur (1483-1530), the founder of the Mughal Empire in India who was descended from both Genghis and Timur; and Mikhail Skobelev, a swashbuckling (but brutal) Russian general who vanquished the Turkmen in 1881, capturing for the czar the breeding grounds of the Akhal-Teke, the most prized strain of horse in all Central Asia.

Also gripping is Mr. Chaffetz's account of Qianlong (1711-99), emperor of the Qing dynasty. His military campaign against the Oirats -- the westernmost of the Mongol horse-people -- was comparable to Napoleon's march on Moscow, with one difference. The Chinese army, comprising 150,000 mounts, took with it provisions enough for operating on the steppe for up to two years. The French, by contrast, starved, man and horse alike.

The Oirat campaign ended in what Mr. Chaffetz describes as "the first large-scale and historically attested example of genocide." The Qing spread smallpox among this ill-starred tribe, cutting down "in systematic massacres" those who didn't die of the disease. In all, a million Oirats are thought to have perished. But Qianlong got what he sought -- their lands and their horses -- in what was perhaps the cruelest episode in man's enduring association with the animal that shaped human history.

---

Mr. Varadarajan, a Journal contributor, is a fellow at the American Enterprise Institute and at Columbia University's Center on Capitalism and Society." [1]

1. REVIEW --- Books: Kingdoms Fit for a Horse --- The course of history shifted when mounted warriors learned to subdue the foot soldiers of settled empires. Varadarajan, Tunku.  Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y.. 27 July 2024: C.7.