นักวิทยาศาสตร์ได้แปลงจุลินทรีย์จำนวนมากให้กลายเป็นสิ่งที่พวกเขาขนานนามว่า "เครื่องอัดเทปที่เล็กที่สุดในโลก:" ด้วยการดัดแปลงพันธุกรรมของสายพันธุ์ในห้องปฏิบัติการทั่วไปของEscherichia coli แบคทีเรีย, นักวิจัยกล่าวว่าพวกเขาสามารถเกลี้ยกล่อมให้แบคทีเรียไม่เพียง แต่บันทึกการโต้ตอบของพวกเขากับสภาพแวดล้อม แต่ยังช่วยลดเวลาที่เกิดขึ้นด้วยเช่นกัน
"เครื่องอัดเทป" ขนาดจิ๋วเหล่านี้ซึ่งมีรายละเอียดในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวันที่ 23 พฤศจิกายนในวารสาร Science - สามารถช่วยหนุนเทคโนโลยีระดับใหม่ที่ใช้เซลล์แบคทีเรียเพื่อวินิจฉัยโรคหรือตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมโดยไม่รบกวนสภาพแวดล้อม .
แฮร์รี่หวางผู้ช่วยศาสตราจารย์ในภาควิชาชีววิทยาของระบบแบคทีเรียที่ถูกกลืนกินโดยผู้ป่วยอาจบันทึกการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นผ่านทางเดินอาหารทั้งหมดซึ่งเป็นมุมมองที่ไม่เคยมีมาก่อน ศูนย์การแพทย์มหาวิทยาลัยโคลัมเบียกล่าวในแถลงการณ์
เทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลังเครื่องอัดเทปเป็นเครื่องมือแก้ไขยีนที่เป็นที่นิยม CRISPR เครื่องมือนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแยกลำดับดีเอ็นเอออกมาและแทนที่ด้วยวัสดุทางพันธุกรรมที่เฉพาะเจาะจงซึ่งถูกค้นพบครั้งแรกในแบคทีเรีย CRISPR เป็นส่วนหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกันของแบคทีเรียบางชนิด - มันสามารถคัดลอกตัวอย่างดีเอ็นเอจากการบุกรุกของไวรัสเพื่อให้แบคทีเรียรุ่นต่อไปในอนาคตสามารถรับรู้และปฏิเสธการโจมตีที่ตามมา
“ ระบบนี้เป็นอุปกรณ์หน่วยความจำชีวภาพแบบธรรมชาติ” หวางกล่าว “ จากมุมมองทางวิศวกรรมนั้นค่อนข้างดีจริง ๆ เพราะมันเป็นระบบที่ได้รับการพัฒนาผ่านการวิวัฒนาการมาอย่างดีเยี่ยมในการจัดเก็บข้อมูล”
เครื่องบันทึกด้วยกล้องจุลทรรศน์ของทีมประกอบด้วยโครงสร้างของยีนที่เรียกว่าพลาสมิด ประการแรกพลาสมิด "จังหวะเวลา" ทำเครื่องหมายเวลาด้วยการแสดงโมเลกุลของดีเอ็นเอบางชนิดเรียกว่านิวคลีโอไทด์ในภูมิภาค CRISPR ของ DNA ของแบคทีเรีย พลาสมิดอื่นถูกปรับเปลี่ยนเพื่อสร้างสำเนาของตัวเองมากขึ้น แต่ตอบสนองต่อสัญญาณภายนอกเท่านั้น ผลที่ได้คือการรวมกันของลำดับพื้นหลังที่บันทึกเวลาและลำดับสัญญาณที่แทรกเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมของเซลล์
หากฟังดูซับซ้อนให้คิดดังนี้: เวลาพลาสมิดพิมพ์ "A" ตามช่วงเวลาที่เว้นระยะ หากไม่มี "สัญญาณภายนอก" นักวิทยาศาสตร์จะเห็นสตริงของ A เท่านั้น แต่ถ้าสัญญาณภายนอกพลาสมิดตัวที่สองถูกเปิดใช้งานมันจะทำการประทับตราลงในสายของ A นักวิทยาศาสตร์สามารถอนุมานได้ว่ามีสัญญาณภายนอกเกิดขึ้นที่ใดในสายที่ประทับของพลาสมิดที่สอง เช่นเดียวกับแถบข้อมูลในเทปแม่เหล็กนักวิทยาศาสตร์สามารถวิเคราะห์เพิ่มเติมได้ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องมือคำนวณ
ในการศึกษาใหม่นักวิจัยพบว่าระบบสามารถบันทึกสัญญาณพร้อมกันอย่างน้อยสามสัญญาณเป็นเวลาหลายวัน ขั้นตอนต่อไปคือการ จำกัด เป้าหมายให้แคบลง
“ ตอนนี้เรากำลังวางแผนที่จะดูเครื่องหมายต่าง ๆ ที่อาจเปลี่ยนแปลงได้ภายใต้การเปลี่ยนแปลงของสภาพธรรมชาติหรือโรคในระบบทางเดินอาหารหรือที่อื่น ๆ ” วังกล่าว
