Teadlased on muutnud hunniku mikroobid ümber selleks, mida nad on nimetanud "maailma väikseimaks magnetofoniks": uurides tavalise laboritüve geenidegaEscherichia coli bakterid, teadlased väidavad, et nad on suutnud baktereid meelitada nii, et nad ei registreeriks mitte ainult keskkonnaga suhelda, vaid ka nende juhtumite ajatemplit.
Need väikesed "magnetofonid" - mida kirjeldati 23. novembril ajakirjas Science avaldatud uues uuringus - võivad aidata toetada uut tehnoloogiate klassi, mis kasutavad bakterirakke haiguse diagnoosimiseks või keskkonnas toimuvate muutuste jälgimiseks, ilma et see ümbritsevat häiriks. .
"Sellised patsiendil neelatud bakterid võivad olla võimelised registreerima kogu seedetrakti kaudu kogetud muutusi, andes enneolematu ülevaate varasematest ligipääsmatutest nähtustest," ütles vanem uuringute autor Harris Wang, süsteemi bioloogia osakonna abiprofessor Columbia ülikooli meditsiinikeskus, öeldi avalduses.
Magnetofonide taga olev tehnoloogia on populaarne geeni redigeerimise tööriist CRISPR. Tööriist, mis võimaldab teadlastel DNA järjestused sisuliselt välja kiskuda ja selle konkreetse geneetilise materjaliga asendada, avastati algselt bakterites. CRISPR on osa teatud bakterite immuunsussüsteemist - see võib kopeerida sissetungivate viiruste DNA lõigud, et tulevased bakteripõlvkonnad saaksid hilisemad rünnakud ära tunda ja ümber lükata.
"Süsteem on looduslik bioloogiline mäluseade," ütles Wang. "Inseneri seisukohast on see tegelikult üsna kena, sest see on juba evolutsiooni käigus lihvitud süsteem, mis on teabe salvestamiseks tõesti suurepärane."
Meeskonna mikroskoopiline salvesti koosneb paarist geeni kandvatest struktuuridest, mida tuntakse plasmiididena. Esimene, "ajastus" plasmiid, tähistab aega, ekspresseerides teatud DNA molekule, mida nimetatakse nukleotiidideks, bakteri DNA CRISPR piirkonnas. Teist plasmiidi modifitseeritakse, et saada iseendast rohkem koopiaid, kuid ainult vastusena välisele signaalile. Tulemuseks on taustjadade fragmentide kogum, mis registreerib aja ja signaalijada, mis sisestatakse vastuseks muutustele raku keskkonnas.
Kui see tundub keeruline, mõelge sellele nii: ajastusplasmiid prindib eraldatud ajavahemike järel tähe "A". Kui pole "välist signaali", näeksid teadlased ainult seda A-tähte. Kuid kui teine plasmiid lülitatakse sisse välise signaali abil, sisestab see oma templi A-de stringi. Selle põhjal, kus selles stringi teises plasmiidi tempel kuvatakse, saavad teadlased järeldada, millal väline signaal toimus. Nagu magnetilindil olevad andmeribad, saavad teadlased seda arvutusvahendite abil täiendavalt analüüsida.
Uues uuringus näitasid teadlased, et süsteem suudab mitme päeva jooksul salvestada vähemalt kolm samaaegset signaali. Järgmine samm on eesmärkide kitsendamine.
"Nüüd plaanime uurida erinevaid markereid, mis võivad muutuda looduslike või haigusseisundite, seedetrakti või mujal toimuvate muutuste tõttu," ütles Wang.
