ДНК живых микроорганизмов - новое место для хранения ваших фото и видео - «Наука и технологии»

Ученые из Гарвардского университета, используя технологию редактирования генома CRISPR/Cas9, впервые ввели в генетический код живых микроорганизмов информацию из анимированного GIF-файла. Идея использования ДНК в качестве хранилища информации, далеко не нова. Но во всех экспериментах, которые были проведены в данном направлении до последнего времени, использовалась синтетическая ДНК. Использование же ДНК живых организмов затруднено тем, что эти микроорганизмы постоянно изменяются в процессе своей жизнедеятельности. Но ученым, возглавляемым Сетом Шипменом (Seth Shipman) удалось "провернуть невероятное", использовав для этого собственный защитный механизм микроорганизмов, направленный против вирусных атак.

Как уже упоминалось выше, в данном эксперименте использовалась технология редактирования генома CRISPR, которая, по сути, является копией естественного защитного механизма живых клеток, направленного против вирусных атак. Известно, что когда вирус атакует клетку, он впрыскивает в нее цепочки своей вирусной ДНК, которая замещает ДНК клетки и превращает эту клетку в "фабрику" по производству новых вирусов. Защитный механизм клетки режет на части вирусную ДНК и встраивает участки этой ДНК в свой генетический код. Эти участки вирусной ДНК являются своего рода памятью клетки о прошлом вирусном вторжении, и при их помощи клетка может успешно сопротивляться будущим атакам подобных вирусов.

Анимированные изображения были внедрены учеными в генетический код бактерий E. Coli в виде последовательностей черно-белых пикселей, закодированных определенными последовательностями пар оснований ДНК, которые характерны для большинства вирусных геномов. ДНК, содержащая цифровую информацию, была помещена внутрь бактерий E. Coli при помощи электрического тока. Воздействие электрического тока открывает маленькие каналы в клеточной мембране, через которые молекулы ДНК могут проникнуть внутрь бактерии. Когда собственная защитная CRISPR-система бактерий обнаружила присутствие чужой ДНК, она тут же включила эту ДНК в генетический код бактерии.

После того, как ученым удалось записать информацию в геном живых микроорганизмов, перед ними стала задача считать ее обратно. Этот процесс был проведен при помощи достаточно стандартной процедуры определения последовательности ДНК, данные которой были пропущены через компьютер, который восстановил изображения с точность в 90 процентов.

К сожалению, предложенный учеными метод не позволяет оперировать большими объемами информации. Записанная в ДНК информация была взята из анимированного GIF-файла, имеющего разрешающую способность 36 на 26 пикселей. Такой метод не позволит сохранять в ДНК клеток целые книги и длинные фильмы, однако, при его помощи можно будет создать живые клетки, которые, к примеру, будут следить за окружающей средой и записывать в свой геном информацию обо всех ее изменения.