captcha image

Hasło zostanie wysłane na twojego e-maila.
Animacja zapisana w bakterii. Fot. Seth L. Shipman et al. (2017)

Animacja zapisana w bakterii. Fot. Seth L. Shipman et al. (2017)

Jedna z najsłynniejszych animacji świata została zapisana – i co równie ważne odczytana – w DNA bakterii E. coli. To krok to zbudowania komórkowych „nanokamer” rejestrujących niedostępne dla człowieka procesy.

Niedawno pisaliśmy o tym, że DNA może całkiem nieźle nadawać się do przechowywania informacji. W dyskusji pod postem na Facebooku zwracaliście uwagę m.in. na dziwaczność takiego sposobu zapisu danych. Jednak najnowsza publikacja z magazynu Nature pokazuje, że pomysłowe wykorzystanie tego nośnika informacji może w przyszłości dawać ogromne możliwości.

Naukowcy z Harvard University pracujący pod kierownictwem neurologa Setha Shipmana zdołali zapisać w DNA żywej (to ważne) bakterii E. coli (czyli pałeczki okrężnicy) sekwencję 5 obrazów.

Co ciekawe nie była to byle jaka animacja, a słynny „film” „Sallie Gardner at a Gallop”. Powstał on w 1878 roku po to, by ostatecznie rozstrzygnąć stary spór o to, czy koń w galopie ma moment, w którym nie dotyka żadną nogą ziemi. Ludzkie oko nie jest w stanie zarejestrować tak szybkiego ruchu, więc przez lata trwały kłótnie o to, jak jest naprawdę. Rozstrzygnięcie przyniósł dopiero pomysł Eadwearda Muybridge’a, który skonstruował system 24 aparatów, których migawki – dzięki systemowi drutów – wyzwalane były przez biegnącego konia. Okazało się, że faktycznie w pewnym momencie koń „leci”, a seria uzyskanych przez Muybridge’a zdjęć po połączeniu w animację wyglądał tak:

I właśnie fragment tej słynnej sekwencji zdjęć naukowcy umieścili w genomie bakterii stosując coraz popularniejszą w biotechnologii metodę CRISPR/Cas. Pozwala ona na bardzo precyzyjne modyfikowanie DNA i wstawianie w nie określonych sekwencji. W ten sposób stopniowo umieszczono zakodowaną animację w żywej bakterii, a następnie pozostawiono organizm na kilka dni w spokoju. Po tym czasie zsekwencjonowano genom potomków pierwszej bakterii i odzyskano z niego zapisaną wcześniej informację. Nienaruszone pozostało 90 proc. zapisanych danych, a na poniższej animacji można porównać wejściowe dane (po lewej) z tymi, które udało się odzyskać (po prawej):

Fot. Seth Shipman

Fot. Seth Shipman

Ale w tytule obiecałem, że to ma jakiś głębszy sens. Poza w oczywisty sposób fascynującym pokazem możliwości biotechnologii chodzi o coś więcej. Otóż wspomniana metoda CRISPR do inżynierii genetycznej trafiła od organizmów prokariotycznych, które wykorzystują ten mechanizm jako coś na kształt systemu immunologicznego. Otóż gdy komórka poradzi sobie np. z wirusem, to CRISPR zapisuje w genomie bakterii fragment wrogiego DNA. Dzięki temu w przyszłości bakteria będzie mogła wykryć i zniszczyć przeciwnika. Co ważne kolejne takie fragmenty zapisywane są w uporządkowany sposób, w kolejności ich pozyskiwania.

I tu właśnie tkwi sedno pomysłu zespołu Setha Shipmana. Jako neurolog jest szczególnie zainteresowany procesami zachodzącymi w mózgu. Niestety to organ wyjątkowo trudny do badania – nie dość, że zamknięty w pancerzu z kości, to jeszcze szczególnie wrażliwy na wszelkie manipulacje. Badacze postanowili zrobić z komórki żywy rejestrator zapisujący procesy zachodzące w mózgu. Chcą, by mechanizm CRISPR zapisywał w DNA np. sekwencję aktywności neuronów, co pozwoliłoby na późniejsze jej wydobycie i odczytanie. Oczywiście nie wykorzystywano by do tego bakterii E. coli, tylko ludzkie, bezpieczne dla organizmu komórki.

Na razie to dopiero koncepcja, ale często to od nich zaczynają się właśnie wielkie przełomy.

 

 

Naukowcy zapisali animację w DNA żywej bakterii. I to nie jest tylko zabawa!
5 (100%) 5 głosów

Nie ma więcej wpisów