Редактирование генов превратит клетки в флешки
Возможность записи информации в ДНК и последующее ее извлечение с помощью технологии редактирования генов CRISPR биологи продемонстрировали на примере кишечной бактерии E.coli. Таким образом, заключают исследователи, ДНК клетки может выполнять функцию своего рода карт памяти. Пока технология находится на начальном этапе развития, но уже сейчас понятно, что у нее большие перспективы.
Исследователи из Гарвардской медицинской школы (США) использовали технологию CRISPR-Cas для кодирования изображения в геноме кишечной бактерии Escherichia coli (E. coli). Ученым удалось записать, а после воспроизвести статичное и подвижное изображение (анимацию).
Рисунок, записанный в ДНК бактерии
Команда биологов использовала возможность захватывать фрагменты ДНК от вторгающихся вирусов и хранить их в организованном массиве в геноме хозяина. Исследователи разработали собственную систему выстраивания фрагментов таким образом, чтобы те соответствовали пикселям изображения.
Биологи закодировали каждый пиксель и обозначили его позицию
на изображении с помощью 33 букв ДНК. Каждый кадр будущего анимированного изображения
состоял из 104 таких фрагментов ДНК. Исследователи вводили ДНК в кишечную
палочку со скоростью один кадр в день в течение пяти дней. Затем они
упорядочили участки CRISPR в популяции бактерий, чтобы восстановить
изображение. Поскольку система CRISPR последовательно добавляет фрагменты ДНК,
положение каждого фрагмента в массиве может использоваться для определения
исходного кадра, к которому принадлежал фрагмент. В итоге ученые получили
статичное изображение ладони и анимированное изображение скачущей лошади.
Разумеется, пока система очень далека от совершенства и не позволяет быстро записывать
большие массивы информации. Более того, пока не было опытов, которые позволяли
бы записывать информацию в клетки млекопитающих. Бактерии могут делать миллионы
копий ДНК и, теоретически, сохранять информацию неограниченное количество
времени. ДНК также может нести уникальный идентификатор, указывающий, например,
на происхождение штамма и его характеристики. Она может служить своеобразным
«генетическим паспортом» или применяться для экзотических целей, например как
капсула времени или средство оригинальной межзвездной коммуникации. Достаточно
поместить бактерии в изолированную питательную среду и отправить к соседним
звездам. Возможно кто-то сможет расшифровать оригинальное послание.