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脑洞爆了!用大肠杆菌存储动态小电影,以后再也不担心艳照门了
金陵 2017-07-15
导语

哈佛大学的研究人员利用大肠杆菌的CRISPR/Cas系统,成功地把一匹奔马的GIF动态小电影存储到了活的大肠杆菌里,使大肠杆菌变成了人类文化的基因载体,并且这种存储可永久保存下去——大肠杆菌可以把它遗传给自己的后代。

编者按:本文来自微信公众号"徐德文"(ID:xudewen028),e科网经授权发布。

提起大肠杆菌,你想到的可能是一种让你的胃翻江倒海的东西,哪怕只听到这个词语,或许都会条件反射地令你的喉咙一阵痉挛。不过在生物医学领域,由于大肠杆菌的基因组易于编辑,科学家们常常用它进行科学实验和研究,开发出胰岛素、抗生素、抗癌药物、生物燃料、合成橡胶等益于人类健康和生活的产品。不过现在,哈佛大学的一个研究团队让大肠杆菌跨界发展,把它变成了存储设备,或许未来你的自拍再也不需要放在不安全的电脑硬盘里,因为不良修理工的不道德行为而泄漏出去了。你可以把它存储在自己的身体里,谁也偷不走,当然上完卫生间你得赶紧把它彻底冲走。

在《自然》杂志上发表的一项新研究中,哈佛大学的研究人员利用大肠杆菌的CRISPR/Cas系统,成功地把一匹奔马的GIF动态小电影存储到了活的大肠杆菌里,使大肠杆菌变成了人类文化的基因载体,并且这种存储可永久保存下去——大肠杆菌可以把它遗传给自己的后代。

CRISPR/Cas系统是存在于大多数细菌与所有古菌中的一种后天免疫系统,可以消灭外来质体或噬菌体,并在自身基因组中留下外来基因片段作为“记忆”,这就允许科学家们将活的大肠杆菌作为数据存储的生物硬盘。在实验中,研究人员将与CRISPR相关的蛋白质(在本例中,是被称为Cas1和Cas2的蛋白质)作为类似于电脑中剪切工具的DNA版本,通过选出特定的DNA片段,将gif动态图的每一帧按时间顺序编码,粘贴到活着的大肠杆菌基因组中,并且能够提取出来,重新组合成gif图像,准确率达到了90%。

这项技术无疑是革命性和具有划时代意义的,甚至超越了CRISPR在医学领域的巨大潜力。一些科学家估计人类大脑的记忆容量大约是215PB,大致相当于谷歌和Facebook全部数据量总和的两倍,如果用大肠杆菌的基因组来存储,它们可以成功地塞入1克的DNA里。值得注意的是,大肠杆菌自己显然并不会关心这些数据,它们会继续繁衍下去,通过遗传物质把它传给后代。

未来我们或许真的可以利用DNA来存储数据,把家庭相册放进自己的身体里,通过基因代代遗传。千百年后的未来人类,或许可以从远古祖先留下的时光胶囊——大肠杆菌里,寻根溯源,缅怀祖辈的光辉业绩,洞察现代文明的社会经济文化发展历史。

文章链接:

Seth L. Shipman et al, "CRISPR–Cas encoding of a digital movie into the genomes of a population of living bacteria," Nature (2017). DOI: 10.1038/nature23017 

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作者 金陵

本科生

北京大学

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  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科

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