研究人员已经破解了一种细菌的免疫系统，使其充当分子录音机的作用。
通过响应周围环境的化学变化，然后在 DNA 中对其进行“时间戳”，该技术为可用于健康筛查或分析生态系统污染物的活体监测设备铺平了道路。
美国哥伦比亚大学医学中心的科学家在细菌中采用了名为 CRISPR-Cas 的基因编辑系统大肠杆菌，利用其记忆遗传信息的天然能力。
“CRISPR-Cas系统是一种天然的生物记忆装置，”该研究的资深作者、生物物理学家 Harris Wang 说。
“从工程角度来看，这实际上非常好，因为它已经是一个经过进化磨练的系统，非常擅长存储信息。”
确实是不断给予的礼物。很少有技术值得被称为革命性的，但由于其相对简单和可靠，分子系统已经在改变基因工程领域留下了自己的印记。
该工具的工作原理基于我们在细菌中观察到的原理 - 事实证明，像这样的细菌大肠杆菌包含有助于识别入侵病毒的基因序列“文库”。
细菌将这些文库复制到 RNA 片段上，帮助 Cas 酶快速识别病毒基因组，并在病毒造成损害之前将其撕碎。
这就是该系统作为分子手术刀非常有用的原因。但在这种情况下，研究人员将注意力转向了图书馆本身。
“当你考虑用电子设备或录音来记录暂时变化的信号时……这是一项非常强大的技术，但我们在想如何将其扩展到活细胞本身？”王的一位研究生说，拉维·谢思。
该团队使用称为质粒的环状 DNA 片段作为数据库中的信息。
通过触发特定信号的产生来响应特定的信号——例如铜或岩藻糖等代谢物的存在——科学家们能够记录特定的环境变化。
然而，要将其变成记录设备，他们需要将这些变化存储在一个可以解释为时间度量的序列中。
这就是 CRISPR 的用武之地。 CRISPR-Cas 间隔区获取机制经过调整，通过将这些质粒拼接成序列来响应这些质粒的数量，就像录音机一样。
当缺少质粒时，机器会使用另一种质粒作为参考间隔区继续构建序列；相当于死气沉沉的空气。
质粒的混合为环境发生变化提供了时间戳。
研究人员表示：“这种方法可以实现多天的稳定记录，并通过对 CRISPR 阵列进行测序来准确重建时间和谱系信息。”在他们的报告中写下。
请观看下面的视频以了解该过程：
该团队将他们的技术称为“通过 CRISPR 扩展在阵列中进行时间记录”，简称 TRACE。
TRACE 的下一步是对消化系统中可能在几天内波动的疾病生物标志物做出反应。
随着越来越多的证据将肠道微生物与多种疾病联系起来，来自帕金森氏症到慢性疲劳到多发性硬化症，拥有更锋利的工具来分析我们体内的复杂环境是理所当然的。
“这些细菌被患者吞下后，可能能够记录它们在整个消化道中经历的变化，从而对以前无法观察到的现象产生前所未有的看法，”王说。
这项研究发表于科学。
