Lebende Bakterien können nun Daten speichern.

Mit Hilfe der CRISPR-gen-editing-Tool, haben Wissenschaftler an der Harvard University eine Technik entwickelt, die permanent in lebenden Zellen Datensätze. Unglaublich, kann die Informationen bedruckt auf dieser Mikroorganismen an die nächste Generation weitergegeben werden.

CRISPR dreht sich in ein unglaublich vielseitiges Werkzeug. Die billige und leicht zu bedienende molekulare editing-System, das auf der Biotech-Szene erst vor ein paar Jahren platzen wird für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich der Gentechnik, RNA editing, modellieren und Bekämpfung von Retroviren, wie HIV-Krankheit verwendet. Und jetzt, wie in einer neuen Wissenschaft Papier beschrieben, es kann auch verwendet werden regelrechte Festplatten niedrige Mikroorganismen verwandeln.

Wissenschaftler haben tatsächlich vor, aber in einer völlig künstliche Weise von Anfang bis Ende dies. In diesen früheren Experimenten war Information kodiert in einer DNA-Sequenz der DNA synthetisiert, und das war es dann – alle Informationen blieb außerhalb des Bereichs der lebenden Organismen. In der neuen Studie ging ein Harvard-Forschungsteam unter der Leitung von Genetikern Seth Shipman und Jeff Nivala über DNA-Speicherung von Daten in einen völlig anderen Weg.

"Wir schreiben die Informationen direkt in das Genom," sagte Nivala Gizmodo. "Während die Gesamtmenge von DNA-Daten, die wir derzeit in einem Genom gespeichert haben relativ klein im Vergleich zu den vollständig synthetische DNA Datenspeichersysteme ist, denken wir genombasierten Informationen Speicher hat viele Vorteile." Diese Vorteile, sagt er, höhere Genauigkeit und die Fähigkeit, direkt mit der Biologie Schnittstelle zählen. Beispielsweise könnte ein Bakterium gelehrt werden, zu erkennen, informieren, und auch andere Mikroorganismen in ihrer Mitte zu töten, oder bieten eine Aufzeichnung der Genexpression.

"Je nachdem, wie Sie es berechnen, wir zwischen ca. 30 bis 100 Byte Daten, gespeichert", sagte Nivala. "Das ist recht hoch, im Vergleich zu den bisherigen Rekord innerhalb einer lebenden Zelle, die ~ 11 Bits war."

Dafür nutzten die Forscher die Bakterien immun-Einbausystem – in Form von CRISPR-zum Schreiben von Daten direkt auf das Genom der bakteriellen Zellen. Dies ermöglichte die modifizierte Bakterien diese maßgeschneiderte Informationen an die nächste Generation macht diese Form der Speicherung von biologischen Daten extrem effiziente und leistungsstarke weiterzugeben.

Shipman und Nivala nutzte die Kraft der eingebauten Immunsystem Bakterien, aka CRISPR um dies möglich zu machen. Wenn ein Virus ein Bakterium angreift, zeichnet CRISPR fleißig das Ereignis in der DNA, die es dann im Falle einer erneuten viralen Angriff verweisen können. Dies geschieht durch Speicherung von kleinen Sequenzen der viralen DNA, Spacer genannt. In ihrem Experiment wollten die Forscher um festzustellen, ob diese Abstandshalter in einer bestimmten Reihenfolge hinzugefügt werden könnten, die eine Chronologie der schaffen würden, wenn diese Abstandhalter hinzugefügt wurden.

Die Forscher herausgefunden, dass diese zeitliche Reihenfolge von Abstandhaltern die Grundlage für eine molekulare Aufnahmegerät bilden könnten. Während des Experiments waren ein Stamm von E. Coli -Bakterien ausgestattet mit CRISPR/Cas1-Cas2 lose Teile der DNA injiziert. Aber diese DNA-Stückchen nicht willkürlich – sie enthalten bestimmte Zeichenfolgen von Daten, die bestimmte Sequenzen von Briefen, die von den Wissenschaftlern ausgewählt enthalten. Diese Segmente wurden nacheinander eingeführt, und die Bakterien systematisch integriert linear kohärent, die Reihenfolge wider, in der sie eingeführt wurden.

Die Forscher haben nur ein paar Abstandhalter um ihre Theorie zu demonstrieren. Aber angesichts der Tatsache, dass andere Abstandshalter verfügbar sind, gibt es eine absolut unglaubliche Anzahl an möglichen Kombinationen.

"Diese Experimente die Grundlagen für eine Aufnahme-System schaffen, die verwendet werden könnte, um molekulare Ereignisse zu überwachen, die über lange Zeiträume auftreten", sagte Nivala. "Zum Beispiel könnte es schließlich helfen uns Fragen wie, was für die Genregulation innerhalb einer Zelle passiert, wie es von einer gesunden an Krankheitszustandes geht. "Oder es könnte auch verwendet werden, um Informationen über die Zelle äußeren Umgebung, zum Beispiel das Vorhandensein von bestimmten Chemikalien, Giftstoffe oder Krankheitserreger aufzunehmen."

Vorwärts, möchte das Team, das System zu stärken, damit Daten vollständig auf der Ebene einzelner Zellen, anstelle eine Bevölkerung der Zellen zu um Codieren/Decodieren die Informationen gespeichert werden können.

Hinweis: eine frühere Version bezeichnet die Verwendung von CRISPR/Cas9. Die Forscher verwendeten tatsächlich CRISPR/Cas1-Cas2 für das Experiment. Jeff Nivala hingewiesen: "der Cas1-Cas2-Komplex ist eine Integrase (fügt ein Abstandhalter von DNA in das Genom), während Cas9 eine Nuklease ist (schneidet das Genom)."