Учените са превърнали куп микроби в това, което са нарекли "най-малкия магнетофон в света:" Като се свързват с гените на обикновен лабораторен щам наЕшерихия коли бактерии, изследователите казват, че са успели да накарат бактериите да не само регистрират взаимодействията си с околната среда, но и да отразяват времето на тези събития.
Тези малки „магнетофони“ - които бяха подробно описани в ново проучване, публикувано на 23 ноември в списанието Science - могат да помогнат в основата на нов клас технологии, които използват бактериални клетки за диагностициране на болести или да наблюдават промените в околната среда, без да нарушават заобикалящата ги среда ,
„Подобни бактерии, погълнати от пациент, може да могат да запишат промените, които преживяват през целия храносмилателен тракт, като създават безпрецедентен поглед на досега недостъпни явления“, старши автор на изследването Харис Уанг, доцент в катедрата по системна биология при Медицински център на университета Колумбия, се казва в изявление.
Технологията зад касетофоните е популярният инструмент за редактиране на гени, CRISPR. Инструментът, който позволява на учените по същество да откъснат последователности от ДНК и да го заменят със специфичен генетичен материал, първоначално е бил открит в бактериите. CRISPR е част от имунната система на определени бактерии - може да копира фрагменти от ДНК от нахлуващи вируси, така че бъдещите поколения бактерии да могат да разпознаят и да отблъснат последващите атаки.
"Системата е естествено устройство за биологична памет", каза Уанг. „От инженерна гледна точка това всъщност е много хубаво, защото вече е изкопана чрез еволюция система, за да бъде наистина страхотна за съхраняване на информация.“
Микроскопичният рекордер на екипа се състои от двойка генно-носещи структури, известни като плазмиди. Първият, "синхронизиращ" плазмид, отбелязва времето чрез експресиране на определени молекули на ДНК, наречени нуклеотиди, в областта на CRISPR на ДНК на бактерията. Другият плазмид е модифициран, за да създаде повече копия от себе си, но само в отговор на външен сигнал. Резултатът е пачуърк от фонови последователности, които записват времеви и сигнални последователности, които се вмъкват в отговор на промени в средата на клетката.
Ако това ви звучи сложно, помислете за това така: Времевият плазмид отпечатва "А" на интервали от време. Ако няма „външен сигнал“, учените ще виждат само този низ от „А“. Но ако вторият плазмид е включен от външен сигнал, той ще вмъкне своя печат в низ на A. Въз основа на това къде в този низ се появява печатът на втория плазмид, учените могат да установят кога се е появил външният сигнал. Подобно на ивиците на данни в магнитна лента, учените могат да анализират това допълнително с помощта на изчислителни инструменти.
В новото проучване изследователите показаха, че системата може да записва поне три едновременни сигнала за няколко дни. Следващата стъпка е да стесните целите.
"Сега планираме да разгледаме различни маркери, които могат да бъдат променени при промени в естествени или болестни състояния, в стомашно-чревната система или другаде", каза Уанг.
