باکتری‌های زنده با توانایی ‌ذخیره‌سازی اطلاعات

تاریخ : ۲۹ مهر ۱۳۹۹

تعداد بازدید : ۷۲۶

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

محققان دانشگاه‌ هاروارد به کمک ابزار اصلاح ژنی CRISPR توانستند روشی را برای ‌ذخیره‌سازی اطلاعات در سلول‌های زنده توسعه دهند. در کمال تعجب اطلاعات ذخیره شده بر روی این میکروارگانیسم به نسل‌های بعدی نیز منتقل می‌شود.

ابزار CRISPR در حال تبدیل شدن به ابزاری کارآمد، ارزان و با قابلیت استفاده آسان است که ظرف چند سال گذشته ظهور یافته و در زمینه‌های مختلف از جمله مهندسی ژنتیک، اصلاح RNA، مدل‌سازی بیماری و مبارزه با رتروویروس‌هایی مانند HIV کاربرد دارد. اکنون می‌توان از میکروارگانیزم‌ها به عنوان حافظه‌های ‌ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده کرد.

در پژوهش اخیری که توسط محققان دانشگاه ‌هاروارد به سرپرستی ست شیپمن و جف نیوالا صورت گرفته است، اطلاعات به صورت مستقیم بر روی ژنوم نوشته می‌شود؛ در حالی که مجموع اطلاعات DNA ذخیره شده بر روی یک ژنوم کمتر از مجموع اطلاعات ذخیره شده در سیستم‌های ‌ذخیره‌سازی اطلاعات DNA سنتز شده است. در این فرآیند حدود 30 تا 100 بایت اطلاعات ‌ذخیره‌سازی شد که در مقایسه با رکوردهای قبلی که در حدود 11 بیت بود، پیشرفت قابل توجهی به حساب می‌آمد.

برای انجام این کار، پژوهشگران از سیستم ایمنی درونی باکتری در قالب CRISPR استفاده کردند تا اطلاعات را به صورت مستقیم بر روی ژنوم سلول‌های باکتری بنویسند. به این ترتیب باکتری اصلاح شده می‌تواند اطلاعات را به نسل بعدی منتقل کند.

برای دستیابی به این هدف شیپمن و نیوالا از قدرت سیستم ایمنی باکتری، CRISPR، استفاده کردند. هر زمانی که یک باکتری مورد هجوم ویروس قرار می‌گیرد، CRISPR می‌تواند این رخداد را با دقت بالا در DNA ثبت کند. این فرآیند با ‌ذخیره‌سازی توالی‌های کوچک DNA ویروسی به نام اسپیسر انجام می‌شود. در آزمایش‌هایی که انجام شده است، پژوهشگران تلاش کردند تا این اسپیسرها را در یک توالی مشخص اضافه کنند تا ترتیب زمانی رخداد‌ها مشخص‌تر باشد.

محققان متوجه شدند که این ترتیب اضافه شدن می‌تواند پیش‌درآمدی بر دستگاه ‌ذخیره‌سازی مولکولی باشد. در حین انجام این آزمایش‌ها، بخش‌های DNA به داخل یک زنجیره باکتری اشرشیاکولی (مجهز به سیستم‌های CRISP/Cas1-Cas-2) تزریق می‌شود. اما DNA‌های اضافه شده به صورت دلخواه انتخاب نمی‌گردند؛ بلکه آن‌ها شامل رشته‌های خاصی از اطلاعات شامل توالی‌های مخصوصی از حروف هستند که توسط این محققان انتخاب شده است. هر کدام از این بخش‌ها با ترتیب زمانی مشخص اضافه شدند و باکتری به صورت نظام مند آن‌ها را به صورت خطی به یکدیگر متصل کرد تا منعکس‌کننده ترتیب اضافه شدن آن‌ها باشد.

همچنین، این گروه تحقیقاتی در تلاش هستند تا این سیستم ‌ذخیره‌سازی را ارتقا دهند و ‌ذخیره‌سازی اطلاعات را به صورت کامل بر روی سلول‌های منفرد انجام دهند و نیازی به استفاده از تعداد قابل توجهی سلول و کدگذاری و کدبرداری اطلاعات نباشد.

منبع : https://gizmodo.com/living-bacteria-can-now-store-data-1781773517

نظر شما