研究人員已經破解了一種細菌的免疫系統，使其充當分子錄音機的作用。
透過響應周圍環境的化學變化，然後在 DNA 中對其進行“時間戳”，該技術為可用於健康篩檢或分析生態系統污染物的活體監測設備鋪平了道路。
美國哥倫比亞大學醫學中心的科學家在細菌中採用了名為 CRISPR-Cas 的基因編輯系統大腸桿菌，利用其記憶遺傳訊息的天然能力。
“CRISPR-Cas系統是一種天然的生物記憶裝置，”該研究的資深作者、生物物理學家 Harris Wang 說。
“從工程角度來看，這實際上非常好，因為它已經是一個經過進化磨練的系統，非常擅長儲存資訊。”
確實是不斷給予的禮物。很少有技術值得被稱為革命性的，但由於其相對簡單和可靠，分子系統已經在改變基因工程領域留下了自己的印記。
該工具的工作原理基於我們在細菌中觀察到的原理 - 事實證明，像這樣的細菌大腸桿菌包含有助於識別入侵病毒的基因序列「文庫」。
細菌將這些文庫複製到 RNA 片段上，幫助 Cas 酶快速識別病毒基因組，並在病毒造成損害之前將其撕碎。
這就是為什麼該系統作為分子手術刀非常有用的原因。但在這種情況下，研究人員將注意力轉向了圖書館本身。
「當你考慮用電子設備或錄音來記錄暫時變化的信號時……這是一項非常強大的技術，但我們在想如何將其擴展到活細胞本身？”王的一位研究生說，拉維·謝思。
該團隊使用稱為質粒的環狀 DNA 片段作為資料庫中的信息。
透過觸發特定訊號的產生來回應特定的訊號——例如銅或岩藻糖等代謝物的存在——科學家能夠記錄特定的環境變化。
然而，要將其變成記錄設備，他們需要將這些變化儲存在一個可以解釋為時間度量的序列中。
這就是 CRISPR 的用武之地。
當缺少質粒時，機器會使用另一種質粒作為參考間隔區繼續建構序列；相當於死氣沉沉的空氣。
質粒的混合為環境變化提供了時間戳記。
研究人員表示：“這種方法可以實現多天的穩定記錄，並通過對 CRISPR 陣列進行測序來準確重建時間和譜系資訊。”在他們的報告中寫下。
請觀看下面的影片以了解該過程：
該團隊將他們的技術稱為“透過 CRISPR 擴展在陣列中進行時間記錄”，簡稱 TRACE。
TRACE 的下一步是對消化系統中可能在幾天內波動的疾病生物標記做出反應。
隨著越來越多的證據將腸道微生物與多種疾病聯繫起來，來自帕金森氏症到慢性疲勞到多發性硬化症，擁有更鋒利的工具來分析我們體內的複雜環境是理所當然的。
「這些細菌被患者吞下後，可能能夠記錄它們在整個消化道中經歷的變化，從而對以前無法觀察到的現象產生前所未有的看法，”王說。
這項研究發表於科學。
