有史以來最早錄製的電影之一又創下了另一個令人印象深刻的第一,在一項雄心勃勃的實驗中被編碼到活細菌細胞的 DNA 中,測試生物硬碟的極限。
雖然科學家已經儲存了海量數據(含電影)之前在DNA中,這代表研究人員第一次在活細菌細胞中編碼並播放這樣的影片?大腸桿菌,不少嗎? 但相關團隊表示,這不僅僅是一個電影里程碑。
除了讓這景象永垂不朽之外已經很有名的馬片研究人員表示,這裡使用的技術可以使活細胞成為即時“分子記錄器”,像一種有機數位錄影機一樣捕捉體內看不見的生物發展。
“我們想把細胞變成歷史學家,”團隊成員之一、神經科學家塞思希普曼 (Seth Shipman) 說道來自哈佛大學。
“我們設想一種比當今技術更小、更通用的生物記憶系統,它將隨著時間的推移以非侵入方式跟踪許多事件。”
賽斯·希普曼
身為神經科學家,希普曼的興趣在於研究腦細胞如何隨時間變化。 當然,考慮到這種微觀發展幾乎難以察覺地發生在活體組織內,這並不是最容易研究的事情? 但研究它的一種方法可能是活細胞是否能夠以某種方式被選來記錄自己的變化。
「有些地方我們不能去,但細胞可以去,」希普曼在洛杉磯時報。
“大腦被鎖在頭骨內,這些變化發生得很快,而且都是同時發生的。”
為了測試這個想法,團隊將馬動畫的每個著色像素轉換為 DNA 代碼? 由DNA核鹼基腺嘌呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶的特定構型指定。
研究人員隨後使用基因編輯技術將此資訊序列嵌入到細菌大腸桿菌的基因組中,每天添加一個新的動畫影格。
然後,研究小組等了一周,讓細菌在實驗室分裂和繁殖,將電影傳給後代。 就像某種生物文件共享過程。
後來,對從細菌樣本中提取的 DNA 區域進行測序後,該團隊能夠回放電影,並且 90% 的信息仍然完好無損? 一項成功的測試表明,活細胞可以按順序記錄和保留訊息,然後在需要時可以提取和審查這些資訊。
如果這種能力可以用來記錄其他種類的資料呢? 例如基因表現的變化,影響神經元和其他細胞的發育? 我們也許能夠即時追蹤疾病的發展,或是在仍可預防的情況下預測健康危險的發生。
“如果我們有這些轉錄步驟,我們就有可能像配方一樣使用它們來設計類似的細胞,”希普曼在新聞聲明中表示。
“這些可以用來模擬疾病?甚至可以用於治療。”
這項工作建立在開拓性研究去年由同一團隊發表,他們在其中記錄了 100 位元組的數據大腸桿菌。
新的研究表明,活硬碟可以記住更多的東西? 並依序記錄歷史? 這表明細胞可以有效地在體內變成微型 GoPro。
現在我們只需要弄清楚如何強迫他們代表我們拿起相機。
研究結果報告於自然。