Снабдиха бактерии с памет

Категория: Електроника , Наука
Благой Благоев
понеделник, 17 Ноември 2014 8:00ч

Снабдиха бактерии с памет
Бактериалните клетки могат да се настроят така, че да записват и съхраняват в своята ДНК всяка информация от външната среда, даже ако на самите бактерии тази информация не е нужна.

ДНК може да се оприличи на твърд диск на клетката – в нея се съхранява цялата информация, която може да потрябва на клетката в течение на живота й. Понякога впрочем тази информация се сменя – в ДНК се появяват мутации, част от които се изчистват от специални молекулярни механизми, част остават и преминават в следващите поколения (ако, разбира се, мутациите не се окажат смъртоносни). Подобни изменения в информационното хранилище, тоест в ДНК, имат случаен характер, дори ако са следствие на работата на собствените молекулярни механизми.

Фахим Фарзадфард и Тимоти Лю от Масачузетския технологичен институт (САЩ) обаче решили да разберат дали може да се направи така, че в ДНК да се съхранява информация, както я записваме в бележник или на компютър. Те превърнали ДНК на бактериите Colibacillus в аналог на твърд диск, който фиксирал информация за това, което се случва в клетката. Бактерията синтезирала парче ДНК в отговор на някакъв сигнал от външната среда, а специален фермент, с който я снабдили, вграждал новосинтезирана ДНК в бактериалния геном, при това в строго определено място, зададено от изследователите. Информацията е четена чрез секвениране на генома на бактерията. Ако парчето ДНК се вграждало в някой важен ген, бактерията сама информирала затова, като давала знак, че е запомнила нещо – просто защото генът с вградено парче спирал да работи както трябва. Например, ако вграждането се извършвало в ген, осигуряващ устойчивост към антибиотик, Colibacillus ставала чувствителна към него и растяла и се размножавала лошо.

По-важният въпрос бил какви външни сигнали могат да се записват в ДНК памет. Според авторите те са успели да заставят бактериите да запомнят околното осветление, както и присъствието си в среда на две молекули, производни на лактозата и модифициран антибиотик. И двата сигнала сами по себе си не могат да модифицират ДНК на бактериите – те нямат мутагенна сила.

Може да се каже, че изследователите са снабдили Colibacillus със свръхчувствителен детектор, който предизвиквал мутации в отговор на строго определени раздразнители.

Всъщност създаването на живи (клетъчни) изчислителни устройства привлича все повече внимание, особено след като бе установено, че логическите операции могат да съответстват на молекулярно-биохимични процеси. Например логическият оператор AND може да задейства в клетка синтез на светещ белтък. Получавайки два сигнала отвън, клетката с помощта на биохимични реакции извършва аналог на логическо събиране и ако операцията е успешна, сигнализира за това със светене на белтъка.

Да но подобен калкулатор ще свети само докато действа импулса. Затова следващата крачка била създаване на клетъчна изчислителна памет. За неин носител е избрана ДНК – нейните молекули са достатъчно стабилни, остават цели даже след разрушаване на клетките и такава памет може да премине в следващото поколение клетки, като може да се прочете, когато е необходимо. Така учените са успели да направят така, че клетката да „запомни“ логическото сумиране на двата сигнала, при което съответното изменение в ДНК се задържало за 90 поколения.

Но в този случай ДНК паметта е с цифров характер: събирането или е станало или не е, което в ДНК се отчита като „да“ или „не“. В случая на логически операции това може да е достатъчно, но ако искаме да отчетем дължината и силата на стимула, то двоичната схема не е подходяща – ще трябва да знаем колко са тези „да“ и колко продължават. Новият метод позволява да се направи аналогов запис на външен сигнал – грубо казано, силата на раздразнение ще съответства на количеството бактерии в популациите, в които са станали изменения в ДНК.

Приложенията на такива запомнящи микроби може да са най-различни. Например, бактериите, настроени да запомнят присъствието на някакво замърсяване, могат да работят като екологични детектори и пуснати в даден резервоар с вода, те могат да съхраняват информацията за нежеланите вещества в течение на достатъчно дълго време.

Подобна работа могат да изпълняват и модифицирани бактерии-симбионти, които ще отбелязват сведения за добрите и лошите вещества, постъпващи в стомаха ни, а после ще „докладват“ за това на лекарите.

Етикети: сензор , наука , ДНК молекули , електронна ДНК , памет , бактерии , ДНК

Четете още:



Последни новини
Приложенията Word, Excel и Outlook вече могат да бъдат интегрирани ...
 
Вали Компютърс ООД е вече официален дистрибутор на Asus за ...
 
BRIX Gaming UHD с моделно име GB-BNi5HG4-950 е най-новото устройство ...
 
Българският разработчик на високотехнологична медицинска апаратура БТЛ Индъстрийз представи иновативен ...