Οι επιστήμονες έχουν μετατρέψει μια δέσμη μικροβίων σε αυτό που έχουν αποκαλύψει το "μικρότερο μαγνητοταινία στον κόσμο:" Με τη συσσώρευση με τα γονίδια ενός συνηθισμένου εργαστηριακού στελέχουςEscherichia coli βακτήρια, οι ερευνητές λένε ότι μπόρεσαν να εξαναγκάσουν τα βακτήρια όχι μόνο να καταγράψουν τις αλληλεπιδράσεις τους με το περιβάλλον αλλά και να χτυπήσουν χρόνο για αυτά τα περιστατικά.
Αυτά τα μικροσκοπικά μαγνητοσκόπια - τα οποία αναλύθηκαν σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 23 Νοεμβρίου στο περιοδικό Science - μπορούν να βοηθήσουν στη στήριξη μιας νέας τάξης τεχνολογιών που χρησιμοποιούν βακτηριακά κύτταρα για τη διάγνωση ασθενειών ή την παρακολούθηση αλλαγών στο περιβάλλον, .
"Αυτά τα βακτήρια, καταπιεσμένα από έναν ασθενή, θα μπορούσαν να καταγράψουν τις αλλαγές που εμφανίζουν σε ολόκληρο το πεπτικό σύστημα, αποδίδοντας μια άνευ προηγουμένου άποψη για φαινόμενα που δεν είχαν φτάσει στο παρελθόν", ανέφερε ο συγγραφέας Harris Wang, ανώτερος καθηγητής στο τμήμα βιολογίας συστημάτων Ιατρικό Κέντρο Πανεπιστημίου Κολούμπια, δήλωσε σε δήλωσή του.
Η τεχνολογία πίσω από τις μαγνητόφωνα είναι το δημοφιλές εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων, CRISPR. Το εργαλείο, το οποίο επιτρέπει στους επιστήμονες να απαλείψουν ουσιαστικά τις ακολουθίες του DNA και να το αντικαταστήσει με συγκεκριμένο γενετικό υλικό, ανακαλύφθηκε αρχικά στα βακτήρια. Το CRISPR είναι μέρος του ανοσοποιητικού συστήματος ορισμένων βακτηρίων - μπορεί να αντιγράψει τα αποσπάσματα του DNA από τους εισβολείς των ιών έτσι ώστε οι μελλοντικές γενεές των βακτηριδίων να μπορούν να αναγνωρίσουν και να αποκρούσουν τις επόμενες επιθέσεις.
"Το σύστημα είναι μια φυσική συσκευή βιολογικής μνήμης", δήλωσε ο Wang. "Από μια μηχανική προοπτική που είναι στην πραγματικότητα αρκετά ωραία, επειδή είναι ήδη ένα σύστημα που έχει τελειοποιηθεί από την εξέλιξη για να είναι πραγματικά σπουδαίο στην αποθήκευση πληροφοριών".
Ο μικροσκοπικός καταγραφέας της ομάδας αποτελείται από ένα ζεύγος δομών μεταφοράς γονιδίων γνωστών ως πλασμίδια. Το πρώτο, ένα «χρονοδιάγραμμα» πλασμίδιο, σηματοδοτεί τον χρόνο εκφράζοντας ορισμένα μόρια DNA, που ονομάζονται νουκλεοτίδια, στην περιοχή CRISPR του DNA του βακτηρίου. Το άλλο πλασμίδιο τροποποιείται για να δημιουργήσει περισσότερα αντίγραφα του ίδιου, αλλά μόνο σε απάντηση σε εξωτερικό σήμα. Το αποτέλεσμα είναι ένα συνονθύλευμα ακολουθιών υποβάθρου που καταγράφουν το χρόνο και τις ακολουθίες σήματος που εισάγονται ως απόκριση σε αλλαγές στο περιβάλλον του κυττάρου.
Αν αυτό ακούγεται περίπλοκο, σκεφτείτε το ως εξής: Το πλασμίδιο χρονισμού εκτυπώνει ένα "Α" σε χρονικά διαστήματα που απέχουν μεταξύ τους. Εάν δεν υπάρχει "εξωτερικό σήμα", οι επιστήμονες θα δουν μόνο αυτή τη σειρά των Α. Αλλά αν το δεύτερο πλασμίδιο είναι ενεργοποιημένο από ένα εξωτερικό σήμα, θα εισάγει τη σφραγίδα του στη σειρά των Α. Με βάση το πού εμφανίζεται στη γραφή αυτή η δεύτερη σφραγίδα πλασμιδίων, οι επιστήμονες μπορούν να συμπεράνουν πότε έγινε το εξωτερικό σήμα. Όπως και οι ρίγες των δεδομένων σε μια μαγνητική ταινία, οι επιστήμονες μπορούν να το αναλύσουν περαιτέρω με τη βοήθεια υπολογιστικών εργαλείων.
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές έδειξαν ότι το σύστημα μπορεί να καταγράψει τουλάχιστον τρία ταυτόχρονα σήματα για αρκετές ημέρες. Το επόμενο βήμα είναι να περιορίσετε τους στόχους.
"Τώρα σχεδιάζουμε να εξετάσουμε διάφορους δείκτες που μπορεί να τροποποιηθούν υπό αλλαγές στις φυσικές καταστάσεις ή στις ασθένειες, στο γαστρεντερικό σύστημα ή αλλού", ανέφερε ο Wang.
