Modificirana bakterija za pohranu podataka

Pohrana memorije u obliku DNK koja se nalazi u živoj stanici, nije nova ideja na području SF-a, no znanstvenici MIT-a su je uspjeli dovesti u stvarnost. Njima je uspjela modifikacija genoma bakterije E. coli kako bi se mogla koristiti kao uređaj za dugotrajnu pohranu memorije, te kažu da je ovo stabilna, neizbrisiva i jednostavno pristupačna memorija koja bi se jednog dana mogla koristiti za razne namjene i aplikacije, uključujući senzore za praćenje okoliša i zdravlja.

Njihova metoda probija sve dosadašnje limite tehnologije pohrane memorije u genome bakterija, jer one zbog velikog broja elemenata potrebnih za upravljanje genetikom, ograničavaju količinu informacija koje se mogu pohraniti. Prijašnji pokušaji su također bili ograničeni na digitalnu memoriju, što znači da je bilo moguće pohraniti samo "sve ili ništa" memoriju (1 i 0), odnosno informaciju o pojavi nekog događaja.

Timoty Lu, znanstvenik i profesor električnog inženjeringa, računalne znanosti i bioinženjeringa na Sveučilištu MIT, uz pomoć svojeg studenta Fahima Farzadfarda, uspio je kreirati sustav koji pohranjuje analognu memoriju, koja može otkriti koliko dugo je trajala izloženost ili koliko dugo je nešto bilo aktivno. Kako bi to realizirali, znanstvenici su dizajnirali ono što nazivaju "genomski tape recorder" ili da se malo našalimo, "kazić koji snima na bakterije". Taj "kazić" omogućuje znanstvenicima da upisuju nove informacije u bilo koje sekvence DNK. Za programiranje E. coli bakterije za pohranu memorije, znanstvenici su modificirali stanice za proizvodnju genetički rekombiniranih enzima, koji mogu insertirati DNK ili određenu sekvencu jednolančane DNK u targetirano mjesto. Ta DNK se stvara samo onda kada se aktivira nazočnošću predodređene molekule druge vrste unosa poput svjetla. Nakon što se DNK kreira, ta "rekombinaza" insertira  DNK u genom stanice na predprogramiranom mjestu.

Kada je izloženost snimljena ovim procesom, memorija se pohranjuje doživotno u populaciju bakterije, te se prenosi iz generacije u generaciju.  

To znači da Farzadfard i Lu nisu tretirali svaku pojedinačnu stanicu kao uređaj za digitalnu pohranu, već čitavu populaciju stanica kao analogni "tvrdi disk", čime se uvelike povećava kapacitet informacija koje se mogu pohraniti i izvlačiti.

Senzor koji bi koristio ovu tehnologiju, mogao bi pratiti razine ugljičnog dioksida u moru, kiselost i zagađivače, a bakterija bi se također mogla dizajnirati da živi u ljudskom probavnom traktu kako bi pratila nečiju prehranu, recimo količine konzumiranog šećera ili masti, ili za detektiranje bolesti poput sindroma iritabilnog crijeva.

"Osim u takvim senzorima, modificirana bakterija bi se mogla koristiti i u biološkim računalima", navodi Lu, dodajući kako bi bila vrlo korisna u onim vrstama računalstva u kojima se koristi puno paralelne obrade, poput izdvajanja uzoraka iz neke slike.  

I na kraju, potencijal ovog sustava znanstvenici vide i u modifikaciji stanica mozga sisavaca ili ljudi, koje će biti uzgojene u petrijevoj posudi, kako bi znanstvenicima omogućile praćenje pojave određenih markera bolesti ili aktivnost neurona u određenom trenutku.

"Ako možete pretvoriti DNK u stanici u mali uređaj za pohranu i povezati ga s nečim što pratite, mogli biste zapisati tu informaciju i kasnije je izvući", navodi Lu. 

Izvor: MIT