قام العلماء بتحويل مجموعة من الميكروبات إلى ما أطلقوا عليه اسم "أصغر مسجل شريط في العالم:" عن طريق الترقيع مع جينات سلالة المختبر العادية منالإشريكية القولونية بكتيريا, يقول الباحثون أنهم تمكنوا من إقناع البكتيريا ليس فقط في تسجيل تفاعلاتها مع البيئة ولكن أيضًا ختم الوقت لهذه الأحداث أيضًا.
يمكن لهذه "مسجلات الأشرطة" الصغيرة - التي تم تفصيلها في دراسة جديدة نشرت في 23 نوفمبر في مجلة Science - أن تساعد في دعم فئة جديدة من التقنيات التي تستخدم الخلايا البكتيرية لتشخيص المرض أو مراقبة التحولات في البيئة ، وكل ذلك دون إزعاج محيطها .
"مثل هذه البكتيريا ، التي ابتلعها المريض ، قد تكون قادرة على تسجيل التغييرات التي تمر بها عبر الجهاز الهضمي بأكمله ، مما يؤدي إلى رؤية غير مسبوقة للظواهر التي كان يتعذر الوصول إليها سابقًا" ، مؤلف الدراسة البارز هاريس وانغ ، أستاذ مساعد في قسم بيولوجيا الأنظمة في وقال المركز الطبي بجامعة كولومبيا في بيان.
التكنولوجيا وراء مسجلات الأشرطة هي أداة تحرير الجينات الشعبية ، CRISPR. تم اكتشاف الأداة ، التي تسمح للعلماء في الأساس بتسلسل تسلسل الحمض النووي واستبداله بمواد جينية محددة ، في البكتيريا. يعد كريسبر جزءًا من الجهاز المناعي لبعض البكتيريا - يمكنه نسخ أجزاء من الحمض النووي من الفيروسات الغازية حتى تتمكن الأجيال القادمة من البكتيريا من التعرف على الهجمات اللاحقة ورفضها.
قال وانغ "ان النظام جهاز ذاكرة بيولوجية طبيعية". "من منظور هندسي ، إنه أمر رائع حقًا ، لأنه بالفعل نظام تم صقله من خلال التطور ليكون رائعًا حقًا في تخزين المعلومات."
يتكون مسجل الميكروسكوب الخاص بالفريق من زوج من الهياكل الحاملة للجينات المعروفة باسم البلازميدات. الأول ، بلازميد "توقيت" ، يشير إلى الوقت من خلال التعبير عن جزيئات معينة من الحمض النووي ، تسمى النوكليوتيدات ، في منطقة كريسبر من الحمض النووي للبكتيريا. يتم تعديل البلازميد الآخر لإنشاء المزيد من النسخ منه ، ولكن فقط استجابة لإشارة خارجية. والنتيجة هي خليط من تسلسلات الخلفية التي تسجل تسلسل الوقت والإشارة التي يتم إدراجها استجابة للتغيرات في بيئة الخلية.
إذا كان هذا الأمر معقدًا ، فكر في الأمر على النحو التالي: يطبع بلازميد التوقيت حرف "A" على فترات زمنية متباعدة. إذا لم تكن هناك "إشارة خارجية" ، فلن يرى العلماء سوى سلسلة A هذه. ولكن إذا تم تشغيل البلازميد الثاني بواسطة إشارة خارجية ، فسيدرج ختمه في سلسلة A. استنادًا إلى مكان ظهور ختم البلازميدات الثاني في هذه السلسلة ، يمكن للعلماء أن يستنتجوا عند حدوث الإشارة الخارجية. مثل خطوط البيانات في شريط مغناطيسي ، يمكن للعلماء تحليل ذلك بشكل أكبر بمساعدة الأدوات الحسابية.
في الدراسة الجديدة ، أظهر الباحثون أن النظام يمكنه تسجيل ثلاث إشارات متزامنة على الأقل لعدة أيام. الخطوة التالية هي تضييق الأهداف.
وقال وانغ "نخطط الآن للنظر في العديد من العلامات التي قد يتم تغييرها في ظل التغيرات في الحالات الطبيعية أو المرضية ، في الجهاز الهضمي أو في أي مكان آخر".
