在KTV對(duì)朋友調(diào)侃道：“五音不全的你還非得做麥霸，哪兒來(lái)的自信！？”，誰(shuí)知他卻更加來(lái)勁兒地說(shuō)：“骨子里來(lái)的！”。一直很佩服他這種“不要臉”的娛樂(lè)精神，后來(lái)發(fā)現(xiàn)他這種來(lái)自骨子里的自信不無(wú)道理，因?yàn)檫@自信來(lái)自基因。

我們知道DNA序列是由四個(gè)簡(jiǎn)單的字母AGCT(U)組成，1953年沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA的結(jié)構(gòu)，隨后基因測(cè)序技術(shù)實(shí)現(xiàn)了基因序列的可視化 (測(cè)序發(fā)展史：150年的風(fēng)雨歷程)。后來(lái)科學(xué)家在分析中想要突出顯示某些關(guān)鍵元素，于是又開(kāi)發(fā)了眾多序列分析工具，利用顏色、字體或覆蓋其他類(lèi)型的信息來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)可視化 (基因組瀏覽器是一個(gè)重要的可視化工具)。現(xiàn)在又為我們創(chuàng)造了另一種可能：音頻！

2017年4月澳大利亞悉尼大學(xué)分子生物學(xué)家（兼職鼓手）Mark Templet在BMC Bioinformatics上發(fā)表了一篇關(guān)于“DNA聽(tīng)覺(jué)顯示器”的工具DNA_SONIFICATION，能實(shí)現(xiàn)DNA序列的輸入和音頻輸出。

該工具可以通過(guò)網(wǎng)站http://dnasonification.org/ 在線獲得，給定一條DNA序列，它會(huì)將序列中的A、C、G、T轉(zhuǎn)換為虛擬鋼琴、吉他和風(fēng)琴演奏的音符。在上傳序列之后，用戶可以精確地選擇如何完成“音樂(lè)轉(zhuǎn)錄”。作者提出了六種算法，這些算法在邏輯上從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。其中三種算法是將單個(gè)核苷酸，核苷酸對(duì)或密碼子解析成音符，分別產(chǎn)生4、16或64個(gè)音符。密碼子也可以相對(duì)于遺傳密碼簡(jiǎn)并解析成20個(gè)音符，正如遺傳密碼將64個(gè)密碼子映射到20個(gè)氨基酸一樣。最后，核苷酸對(duì)可以被解析為兩個(gè)獨(dú)立的幀，或者密碼子可以被解析為三個(gè)讀取幀，從而產(chǎn)生多個(gè)音頻流。

AlgorithmDNA motif sizeStep range (notes)Number of audio frames (instruments)Silence on STOP codon Restart on START codonSonify occurrence of STOP/START

Reading frame codons	3 bp	20	3	optional	optional
Protein sequence	3 bp	20	1	no	optional
Tri-nucleotides	3 bp	64	1	no	optional
Di-nucleotide pairs	2 bp	16	2	no	no
Di-nucleotides	2 bp	16	1	no	no
Mono-nucleotides	1 bp	4	1	no	no

試想一下，當(dāng)你在使用基因組瀏覽器來(lái)查看關(guān)鍵序列的時(shí)候，配上其對(duì)應(yīng)的伴奏音樂(lè)，并且用戶還能選擇自己喜歡的音樂(lè)風(fēng)格，這也許有助于我們對(duì)DNA序列的視覺(jué)理解。Temple確實(shí)聯(lián)系了UCSC基因組瀏覽器開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，但因?yàn)檫@個(gè)音樂(lè)的分析意義不明確而被婉拒。

Temple提到，對(duì)于重復(fù)元素我們可能很難通過(guò)眼睛辨別其中細(xì)微的變化。在此作者列舉了人類(lèi)端粒的序列（真核生物染色體末端的一段高度重復(fù)序列），最開(kāi)始 “聲化”的序列聽(tīng)起來(lái)平淡且重復(fù)，但是直到它到達(dá)單堿基插入位點(diǎn)，此時(shí)音樂(lè)突然轉(zhuǎn)變，好像音樂(lè)家受到了啟發(fā)。

另外Temple通過(guò)一次播放所有三個(gè)閱讀框架，并且聲音突出啟動(dòng)和終止密碼子，從而增加了一層分析價(jià)值。

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除了Temple還有其他研究人員也編寫(xiě)過(guò)將DNA序列轉(zhuǎn)換為音頻的算法，并且現(xiàn)在有很多音樂(lè)創(chuàng)作者已應(yīng)用這種算法將序列轉(zhuǎn)換成了極富創(chuàng)造性的音樂(lè)作品。

極致交響曲

將DNA聲化用于音樂(lè)創(chuàng)作并做到極致的莫屬于芬蘭。芬蘭是一個(gè)內(nèi)部反差強(qiáng)烈、追求極致的國(guó)度，四季與自然是如此，在這種環(huán)境下生活的芬蘭人更是如此。2017年芬蘭獨(dú)立100周年之際，芬蘭旅游局組織了多名遺傳學(xué)家、科技人士、音樂(lè)人、創(chuàng)意人，用芬蘭人的DNA譜寫(xiě)了一支震撼的交響曲（The Symphony of Extremes），以此彰顯芬蘭的文化精髓。

項(xiàng)目第一階段是提取DNA，志愿者來(lái)自芬蘭北部極端環(huán)境下生活的普通人：在拉普蘭荒野地區(qū)與十幾只狗一同生活的女孩 Tinja Myllykangas，杰出的女性極限潛水員 Johanna Nordblad，在芬蘭偏遠(yuǎn)群島生活的一群孩子。前期工作由來(lái)自赫爾辛基大學(xué)遺傳學(xué)教授P?ivi Onkamo，芬蘭分子醫(yī)學(xué)研究所（FIMM）Jaana Saarela完成。P?ivi Onkamo專(zhuān)注于芬蘭歷史傳統(tǒng)中的DNA，Jaana Saarela則負(fù)責(zé)DNA樣本的收集和分析工作。

下一階段則是聚焦音樂(lè)作品和創(chuàng)作，需要將提取的DNA轉(zhuǎn)譯成音符，這項(xiàng)工作由坦佩雷大學(xué)的訪問(wèn)教授Jonathan Middleton完成，他開(kāi)發(fā)了一套將DNA堿基對(duì)轉(zhuǎn)譯為聲音的程序；最后由重金屬樂(lè)隊(duì)Apocalyptica成員Eicca Toppinen主要負(fù)責(zé)將轉(zhuǎn)譯后的DNA音符二次創(chuàng)作成最終的音樂(lè)作品。

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一個(gè)是理性的科學(xué)王國(guó)，一個(gè)是風(fēng)情萬(wàn)種的藝術(shù)世界，兩者在山下分了路，又在山頂會(huì)合。期待科學(xué)與藝術(shù)能碰撞出更多火花！

Reference：

http://blogs.nature.com/naturejobs/2017/07/17/the-sound-of-dna/
https://bmcbioinformatics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12859-017-1632-x
http://dnasonification.org/
http://www.blabbermouth.net/news/apocalyptica-creates-music-from-finnish-dna-the-symphony-of-extremes-video-premiere/
https://www.visitfinland.com/symphonyofextremes/

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的你的DNA都会玩摇滚了，你却还是个音痴的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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