Επιστήμονες μετέτρεψαν γονιδίωμα κολοβακτηρίδιου σε «συσκευή» αποθήκευσης δεδομένων

Από το «στικάκι» και τις άλλες μνήμες των ηλεκτρονικών συσκευών έως τα κολοβακτηρίδια η απόσταση είναι μεγάλη. Αλλά επιστήμονες στις ΗΠΑ έκαναν ένα βήμα για να τη γεφυρώσουν, καθώς ανακοίνωσαν ότι μετέτρεψαν το γονιδίωμα του πασίγνωστου και ευρέως διαδεδομένου κολοβακτηρίδιου (E.coli) σε μια «συσκευή» μνήμης για την μακρόχρονη αποθήκευση δεδομένων, τα οποία μετά μπορούν να διαβαστούν – ή να σβηστούν.

Πρόκειται για ένα ακόμη αξιοσημείωτο επίτευγμα στο πεδίο της συνθετικής βιολογίας, με δυνητικές εφαρμογές στο μέλλον, τις οποίες δύσκολα μπορεί κανείς να φανταστεί σήμερα.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου ΜΙΤ, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή βιολογικής μηχανικής και επιστήμης των υπολογιστών Τίμοθι Λου, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Science, σύμφωνα με το ίδιο και το «New Scientist».

Οι επιστήμονες δήλωσαν ότι οραματίζονται να μετατρέψουν τους εν λόγω μικροοργανισμούς σε σταθερές και επανεγγράψιμες μνήμες, οι οποίες θα είναι κατάλληλες για ποικίλες εφαρμογές, όπως την μετατροπή τους σε αισθητήρες για την παρακολούθηση του περιβάλλοντος ή στην ιατρική για την παρακολούθηση εκ των έσω της υγείας του οργανισμού (π.χ. διαφόρων παθήσεων του εντέρου ή του εγκεφάλου).

Όπως είπε ο Τίμοθι Λου, «μπορεί να αποθηκεύσει κάποιος πληροφορίες για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα και είναι δυνατό αυτό το σύστημα αποθήκευσης να υπάρχει σε ένα βακτήριο που ζει στο έντερο κάποιου ή στο περιβάλλον».

Είχαν προηγηθεί προσπάθειες από άλλες ερευνητικές ομάδες για την αποθήκευση δεδομένων σε βακτηριδιακά γονιδιώματα, αλλά είχαν αρκετούς περιορισμούς, οι οποίοι περιόριζαν τον όγκο των πληροφοριών που θα ήταν δυνατό να αποθηκευθούν. Η νέα μέθοδος δημιουργεί ένα βιολογικό σύστημα αναλογικής μνήμης, ένα είδος γενετικής ταινίας μαγνητοφώνου που επιτρέπει στους επιστήμονες να γράφουν νέες πληροφορίες πάνω στο βακτηριδιακό DNA.

Από τη στιγμή που κάποια πληροφορία εγγραφεί στο DNA, η «μνήμη» αυτή αποθηκεύεται σε αυτό και περνά από γενιά σε γενιά των βακτηρίων, με αποτέλεσμα να διατηρείται σε βάθος χρόνου. Υπάρχει επίσης τρόπος να σβηστεί κατά βούληση κάποια πληροφορία από το DNA. Η μέθοδος βιολογικής «εγγραφής» ονομάζεται SCRIBE (Synthetic Cellular Recorders Integrating Biological Events).

Στην ουσία, πρόκειται για ένα βιολογικό πρόγραμμα που ξαναγράφει το DNA ενός ζωντανού κυττάρου κάθε φορά που το κύτταρο αντιλαμβάνεται ένα σήμα στο περιβάλλον του, π.χ. την παρουσία μιας χημικής ουσίας ή ένα φως. Από τη στιγμή που η νέα πληροφορία εγγράφεται και ενσωματώνεται στο DNA, παραμένει ενσωματωμένη στο γενετικό υλικό, ακόμη κι αν το κύτταρο πεθάνει.

Όσες περισσότερες διαδοχικές γενιές κυττάρων περιέχουν στο DNA τους την ίδια «γραμμένη» πληροφορία, τόσο καλύτερα οι επιστήμονες μπορούν να συμπεράνουν για την ένταση και τη χρονική διάρκεια του όποιου σήματος-πληροφορίας (π.χ. τη σοβαρότητα και τη διάρκεια μιας ρύπανσης των υδάτων).

Έτσι, ένας βακτηριδιακός αισθητήρας αυτού του είδους θα μπορούσε να καταγράφει τα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα, της οξίνισης ή της ρύπανσης στις θάλασσες. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα κολοβακτηρίδια – μνήμες θα ήταν δυνατό να αξιοποιηθούν και σε μελλοντικούς βιολογικούς υπολογιστές, κάτι που ασφαλώς θα πάρει αρκετό χρόνο.

Είναι αξιοσημείωτο πάντως ότι η εν λόγω έρευνα χρηματοδοτείται, εκτός από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας των ΗΠΑ, από το Γραφείο Ερευνών του Αμερικανικού Πολεμικού Ναυτικού και από την Υπηρεσία Προωθημένων Αμυντικών Ερευνών – DARPA του Πενταγώνου (αυτήν που εφηύρε το Ίντερνετ).

Πηγή: skai