ذخیره تصویر متحرک در باکتری زنده

استفاده از DNA برای ذخیره اطلاعات ایده جدیدی نیست ولی تا به امروز، به‌جای DNA موجودات زنده، از DNA مصنوعی استفاده می‌شد. ذخیره اطلاعات در DNA موجود زنده به دلیل تغییر لحظه‌ای آن، بسیار دشوار است.

دانشمندان با بهره‌گیری از سیستم دفاعی طبیعی باکتری، توانسته‌اند تصویری از یکدست و یک کلیپ با پنج فریم از Human and Animal Locomotion ادوارد مویبریج را در باکتری E coli ذخیره و آن‌ها را بازیابی کنند. تصویر دست کاملا بازسازی شده ولی بازسازی ویدئو با دقتی ۹۰ درصدی انجام گرفته است.

در سمت چپ تصویر اصلی و سمت راست تصویر بازسازی شده قابل مشاهده است.

این تکنیک از سیستم ویرایش ژنی CRISPR بهره می‌گیرد. هنگامی‌که ویروس‌ها به باکتری حمله می‌کنند، باکتری با استفاده از مکانیسم دفاعی خود، DNA ویروس را بریده و وارد DNA خود می‌کند. این امر موجب می‌شود که DNA ویروس بخشی از سلول باکتری شود؛ بنابراین رشته‌های واردشده به باکتری، به‌عنوان حمله ویروسی در حافظه باکتری ذخیره‌شده و سلول می‌تواند از خود در برابر نسخه‌های آینده ویروس در صورت حمله احتمالی، محافظت کند.

درگذر زمان، این رشته‌های ثبت‌شده در DNA باکتری، به‌عنوان بایگانی فیزیکی انواع حمله‌های ویروسی شناخته می‌شوند. محققان نیز درصدد استفاده از این خاصیت در تحقیقات خود برآمده‌اند.

تصاویر و ویدئوهای مدنظر محققان از پیکسل‌های سیاه و سفید تشکیل‌شده بود. در روند وارد کردن تصاویر به E coli، ابتدا پیکسل‌ها به‌صورت DNA کد شده و سپس DNA حاصله با استفاده از نیروی برق به داخل سلول‌های E coli وارد می‌شوند. اعمال یک جریان الکتریکی به سلول باعث باز شدن کانال‌هایی در دیواره آن شده و DNA می‌تواند وارد شود. سپس سیستم CRISPR در سلول، DNA را به دام انداخته و در ژنوم خود می‌گنجاند؛ بنابراین با تولید رشته‌هایی مشابه ویروس‌ها، سیستم آن‌ها را به دام انداخته و هدف دانشمندان برای ذخیره محقق می‌شود.در این مرحله پس از وارد کردن اطلاعات به داخل سلول، باید به دنبال راهی برای استخراج آن بود؛ بنابراین DNA سلول E coli، توالی یابی شده و از یک برنامه کامپیوتری برای بازسازی تصاویر اصلی استفاده می‌شود.

اگرچه در حال حاضر نمی‌توان هر تصویری را در هر سلول دلخواهی ذخیره کرد، ولی این امر، گام بزرگی در ثبت اطلاعات به‌صورت فیزیولوژیک محسوب می‌شود.