تبدیل باکتری به هارد دیسک زنده!

 تیمی از محققان هاروارد به سرپرستی ست شیپمن و جف نیوالا، راهی برای نوشتن اطلاعات روی کد ژنتیکی سلول‌های باکتری پیدا کرده‌اند. این اطلاعات می‌تواند کد کامپیوتری یا یک بیت شعر باشد. در هر حال این باکتری‌ها اطلاعات را به نسل‌های بعدی منتقل می‌کنند و دانشمندان بعدا می‌توانند این اطلاعات را بازیابی کنند. این روش می‌تواند ۱۰۰ بایت اطلاعات را منتقل کند.

پیش از این محققان توانسته بودند که DNA مصنوعی بسازند و اطلاعات یک کتاب کامل را روی آن بنویسند.

این محققان می‌گویند‌: کار با سلول‌های زنده چالش و داستان متفاوتی است. به جای ساختن DNA مصنوعی و نوشتن اطلاعات روی آن، ما می‌خواستیم بدانیم که آیا می‌توان با استفاده از روش‌های طبیعی اطلاعات را روی ژنوم باکتری نوشت و این اطلاعات در نسل‌های بعد کپی و پیست شوند یا خیر.

پیش از این آزمایش، دانشمندان توانسته بودند حداکثر ۱۱ بایت اطلاعات را روی سلول‌های زنده بنویسند. این تقریبا، ۱۱ صفر است و کمتر از دو حرف است. این روش، تکنیک موجود را بهبود داده و توانسته ۱۰۰ بایت را بنویسد.

ژنتیک‌دانان دانشگاه هاروارد از روش ایمنی باکتری برای حفظ خود در برابر بیماری‌های ویروسی استفاده کرده‌اند. در اصطلاح ژنتیک‌دانان، به این سیستم، CRISPR/Cas گفته می‌شود که بسیار ساده است. زمانی که باکتری توسط یک ویروس مورد حمله قرار می‌گیرد، باکتری قسمتی از DNA ویروس حمله‌کننده را بریده و به قسمتی خاص از ژنوم خود می‌چسباند (نوعی کپی و پیست طبیعی!). این به باکتری اجازه می‌دهد که ویروس را در زمان حمله احتمالی دیگر به یاد آورد. بعلاوه، این اطلاعات می‌تواند به نسل‌های بعدی منتقل شود و ایمنی در برابر ویروس را به ارمغان بیاورد.

تیم محققان دریافتند که اگر داده شبیه به DNA ویروس حمله‌کننده را به یک کلونی از باکتری که سیستم CRISPR/Cas را دارند، تزریق کنند، باکتری این اطلاعات را بلعیده و آن را درون اطلاعات ژنتیکی خود قرار می‌دهد. تنها کاری که محققان انجام دادند، این بود که مقداری داده شبه DNA را به یک کلونی از باکتری‌های E. coli که دارای سیستم CRISPR/Cas بودند، وارد کردند. داده‌ای که استفاده کردند، تعدادی حروف معمول الفبا بود که به آخر آنها رشته‌ای از DNA چسبانده شده بود. محققان اطلاعات را کم کم وارد کردند و اجازه دادند که باکتری‌ها همانند یک کتابدار وسواسی اطلاعات را جمع‌آوری کنند.

محققان از یک حقیقت مهم درباره CRISPR استفاده کردند. باکتریها اطلاعات را به صورت سری نگهداری می‌کنند و بنابراین جدیدترین اطلاعات در جلو قرار می‌گیرند. شیپمن می‌گوید:‌ این بسیار مهم است. اگر اطلاعات به‌صورت تصادفی نگهداری می‌شد، این کار مفید نبود. باید برای هر قطعه از اطلاعات، تگ درست می‌کردید. حالا، اطلاعات به صورت سری است، مانند یک جمله.
این فقط یک مشکل بود. زمانیکه محققان اطلاعات را وارد کلونی کردند، همه باکتری‌ها اطلاعات را نمی‌بلعیدند. به طور تصادفی، برخی اطلاعات را از دست می‌دادند. بنابراین اگر مثلا شما یک جمله کامل را وارد می‌کردید، همه باکتری‌ها تمام جمله را نداشتند. شیپمن معتقد است که حتی با این خطاها، با استفاده از ژنوتیپ هزاران یا میلیون‌ها باکتری، می‌توانید به سادگی اطلاعات را با دقت زیادی بازسازی کنید.

این محققان می‌گویند‌: ۱۰۰ بایت محدودیت این روش نیست. برخی سلول‌ها مانند میکروارگانیسم Sulfolobus tokodaii قادرند تا ۳۰۰۰ بایت اطلاعات را نگهداری کنند. با این تحقیق، بعید نیست که روزی هارد دیسک‌های باکتری‌وار یا باکتری‌های هارد دیسک‌وار بتوانند مقدار زیادی اطلاعات را رد و بدل کنند.

 

منبع: آی تی رسان

No tags for this post.