有史以来最早录制的电影之一又创下了另一个令人印象深刻的第一,在一项雄心勃勃的实验中被编码到活细菌细胞的 DNA 中,测试生物硬盘的极限。
虽然科学家已经储存了海量数据(包括电影)之前在DNA中,这代表研究人员第一次在活细菌细胞中编码并播放这样的视频——大肠杆菌,同样如此——但相关团队表示,这不仅仅是一个电影里程碑。
除了使这一景象永垂不朽之外已经很出名的马片研究人员表示,这里使用的技术可以使活细胞成为实时“分子记录器”,像一种有机数字录像机一样捕捉体内看不见的生物发展。
“我们想把细胞变成历史学家,”团队成员之一、神经科学家塞思·希普曼 (Seth Shipman) 说道来自哈佛大学。
“我们设想一种比当今技术更小、更通用的生物记忆系统,它将随着时间的推移以非侵入方式跟踪许多事件。”
赛斯·希普曼
作为一名神经科学家,希普曼的兴趣在于研究脑细胞如何随时间变化。当然,考虑到这种微观发展几乎难以察觉地发生在活体组织内,这并不是最容易研究的事情,但研究它的一种方法可能是活细胞能够以某种方式被选择来记录它们本身的变化。
“有些地方我们不能去,但细胞可以去,”希普曼在洛杉矶时报。
“大脑被锁在头骨内,这些变化发生得很快,而且都是同时发生的。”
为了测试这个想法,该团队将马动画的每个阴影像素转换为 DNA 代码——由 DNA 核碱基腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶的特定配置指定。
研究人员随后使用基因编辑技术将此信息序列嵌入到细菌大肠杆菌的基因组中,每天添加一个新的动画帧。
然后,研究小组等待了一周,让细菌在实验室中分裂和繁殖,将电影传给后代——就像某种生物文件共享过程。
后来,对从细菌样本中提取的 DNA 区域进行测序后,该团队能够回放电影,其中 90% 的信息仍然完好无损——这一成功的测试表明,活细胞可以按顺序记录和保留信息,这可以然后根据需要进行提取和审查。
如果这种能力可以用来记录其他类型的数据——例如基因表达的变化,影响神经元和其他类型细胞的发育——我们也许能够实时跟踪疾病的发展,或预测健康的发生当危险仍然可以预防时。
“如果我们有这些转录步骤,我们就有可能像配方一样使用它们来设计类似的细胞,”希普曼在一份新闻声明中表示。
“这些可以用来模拟疾病——甚至用于治疗。”
这项工作建立在开拓性研究去年由同一团队发表,他们在其中记录了 100 字节的数据大肠杆菌。
这项新研究表明,活硬盘可以记住更多信息,并按顺序记录历史,这表明细胞可以有效地成为体内的微型 GoPro。
现在我们只需要弄清楚如何强迫他们代表我们拿起相机。
研究结果报告于自然。