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      這種GIF存儲在細(xì)菌的DNA中
      
			
      
				2018-12-25 15:36:57
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      DNA是一種非常有前途的存儲數(shù)據(jù)的媒介?？紤]到細(xì)胞核可以保持與人類一樣復(fù)雜的生物體的指令。到目前為止，已經(jīng)在試管中進(jìn)行了將非遺傳數(shù)據(jù)存儲在DNA中的努力，但現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)將GIF編碼到活細(xì)菌的基因組中。
      

      這種GIF存儲在細(xì)菌的DNA中
      

      來自哈佛大學(xué)的科學(xué)家使用CRISPR基因組編輯工具存儲手的圖片和運行馬的動畫，改編自Eadweard Muybridge在大腸桿菌細(xì)菌基因組中的1878年攝影研究人類和動物運動。
      

      更重要的是，他們能夠通過對細(xì)菌基因組進(jìn)行測序，以90%的準(zhǔn)確度完美地檢索手的圖像和GIF。他們的研究結(jié)果發(fā)表在周三的“自然”雜志上。
      

      由于DNA具有令人難以置信的緊湊性和長保質(zhì)期，因此在DNA中存儲非常規(guī)數(shù)據(jù)的努力已持續(xù)多年。妥善存儲，可以保持?jǐn)?shù)據(jù)完整至少10萬年。就在幾個月前，微軟表示計劃在本世紀(jì)末將DNA存儲系統(tǒng)納入其中一個數(shù)據(jù)中心。
      

      然而，通常，這是通過將編碼書籍，圖像或錄音的比特翻譯成DNA序列然后人工合成它們來完成的。通過使用CRISPR，由著名遺傳學(xué)家喬治·丘奇領(lǐng)導(dǎo)的哈佛團(tuán)隊能夠劫持大腸桿菌的基因組來存儲信息。
      

      CRISPR系統(tǒng)實際上是一種天然防御機(jī)制，細(xì)菌通過記錄攻擊者DNA在細(xì)菌基因組中的片段來發(fā)揮對入侵病毒的免疫力。然后，這些片段用于指導(dǎo)Cas9酶在下次病毒攻擊時發(fā)現(xiàn)并破壞侵入性DNA。
      

      CRISPR / Cas9系統(tǒng)已被科學(xué)家重新設(shè)計，通過重新設(shè)計來編輯基因組，從而在特定位置切割DNA序列。然后，這允許他們移除現(xiàn)有基因或添加新基因。
      

      然而，在這項新的研究中，研究人員重新設(shè)計了一些鮮為人知的Cas1和Cas2蛋白，這些蛋白負(fù)責(zé)將病毒DNA插入細(xì)菌的基因組中。“我們發(fā)現(xiàn)，如果我們提供的序列看起來就像系統(tǒng)通常從病毒中獲取的那樣，那就需要我們給予的東西，”哈佛大學(xué)研究合作者，神經(jīng)科學(xué)研究員Seth Shipman告訴The Verge。
      

      重要的是，Cas1和Cas2按照它們到達(dá)的順序插入新的DNA片段，這使研究人員能夠?qū)赢嬤M(jìn)行編碼。這些數(shù)據(jù)實際上是在600,000個單元格中編碼的，以幫助提高準(zhǔn)確性，因為這個過程并不精確，但現(xiàn)代的測序工具意味著它可以非?？焖俚貦z索數(shù)據(jù)。
      

      存儲在單元中的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)小于合成路徑所獲得的數(shù)據(jù)量。去年，微軟和華盛頓大學(xué)的研究人員在比鉛筆尖小的DNA涂片中存儲了200兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。
      

      這意味著該方法不太可能取代合成的DNA用于那種引起IT公司興趣的長期數(shù)據(jù)存儲。但是，將數(shù)據(jù)直接記錄到細(xì)胞基因組中的能力確實開辟了許多新的潛在應(yīng)用。
      

      研究人員最感興趣的是將細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)橛涗浽O(shè)備的前景，這些記錄設(shè)備可以跟蹤其內(nèi)部工作和環(huán)境隨時間的變化。他們認(rèn)為這可以幫助我們理解控制神經(jīng)元如何隨時間轉(zhuǎn)變?yōu)樘鼗?xì)胞或幫助追蹤哪些神經(jīng)元相互交談的發(fā)育過程。
      

      教會告訴紐約時報，未來還有可能有效地為人體內(nèi)的細(xì)胞創(chuàng)造“黑匣子”?？梢灾圃旒?xì)菌來記錄細(xì)胞隨時間的活動，當(dāng)有人生病時，醫(yī)生可以提取細(xì)菌并對其DNA進(jìn)行測序以進(jìn)行回放。
      

      也有可能想象這種方法對于合成生物學(xué)家來說是一種有用的新工具，他們已經(jīng)使用基因電路在細(xì)胞內(nèi)構(gòu)建微型計算機(jī)，通過提供一種記憶形式來執(zhí)行邏輯功能。
      
			

			
        
      
			
      
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