Znanstveniki so kup mikrobov spremenili v tisto, kar so poimenovali "najmanjši magnetofon na svetu": "Potegovanje z geni običajnega laboratorijskega sevaEscherichia coli bakterije, raziskovalci pravijo, da jim je uspelo, da bakterije ne le beležijo svojih interakcij z okoljem, temveč tudi časovno zaznavajo te dogodke.
Ti drobni "magnetofonski snemalniki" - ki so bili podrobno opisani v novi študiji, objavljeni 23. novembra v reviji Science - lahko pomagajo pri oblikovanju novega razreda tehnologij, ki uporabljajo bakterijske celice za diagnosticiranje bolezni ali spremljanje sprememb v okolju, ne da bi motili njihovo okolico .
"Takšne bakterije, ki jih bolnik zaužije, bi lahko zabeležile spremembe, ki jih doživljajo skozi celoten prebavni trakt, in dajejo neprimerljiv pogled na prej nedostopne pojave," je višji avtor študije Harris Wang, docent na oddelku za sistemsko biologijo na V izjavi je dejal univerzitetni medicinski center Columbia.
Tehnologija za snemalnike je priljubljeno orodje za urejanje genov, CRISPR. Orodje, ki omogoča znanstvenikom, da v bistvu izsekajo sekvence DNK in jih nadomestijo s specifičnim genetskim materialom, so prvotno odkrili pri bakterijah. CRISPR je del imunskega sistema nekaterih bakterij - lahko kopira odrezke DNK iz invazivnih virusov, tako da bodoče generacije bakterij lahko prepoznajo in odvrnejo naslednje napade.
"Sistem je naravna naprava za biološki spomin," je dejal Wang. "Z inženirskega vidika je to pravzaprav zelo lepo, saj je sistem, ki je bil skozi evolucijo skovan, že res odličen za shranjevanje informacij."
Ekipni mikroskopski snemalnik je sestavljen iz para struktur, ki nosijo gen, znanih kot plazmidi. Prvi, "časovni" plazmid, označuje čas z izražanjem določenih molekul DNK, imenovanih nukleotidi, v regiji CRISPR bakterije DNK. Drugi plazmid je spremenjen tako, da ustvari več kopij samega sebe, vendar le kot odgovor na zunanji signal. Rezultat je obliž zaporedij ozadja, ki beležijo časovne in signalne sekvence, ki so vstavljene kot odgovor na spremembe v okolju celice.
Če se to sliši zapleteno, si omislite takole: Časovni plazmid natisne "A" v razporejenih časovnih intervalih. Če ni "zunanjega signala", bi znanstveniki videli le ta niz A. Če pa je drugi plazmid vklopljen z zunanjim signalom, bo vtisnil svoj žig v niz A. Na podlagi tega, kje se v tem nizu kaže žig drugega plazmida, lahko znanstveniki sklepajo, kdaj se je zgodil zunanji signal. Tako kot trakovi podatkov na magnetnem traku lahko tudi znanstveniki to analizirajo s pomočjo računalniških orodij.
V novi raziskavi so raziskovalci pokazali, da sistem lahko več dni beleži vsaj tri hkratne signale. Naslednji korak je zoženje ciljev.
"Zdaj načrtujemo, da bomo preučili različne označevalce, ki bi se lahko spremenili pri spremembah naravnih ali bolezenskih stanj, v prebavilih ali drugje," je dejal Wang.
