哈佛大學(xué)的科學(xué)家們利用CRISPR基因編輯工具，已研發(fā)出一種能*將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在活體細(xì)胞中的技術(shù)。更令人難以置信的是，被刻在這些微生物中的信息能夠傳遞給微生物的下一代。

CRISPR/Cas9是一種神奇的工具。這種幾年前才出現(xiàn)的、廉價(jià)且容易使用的分子編輯系統(tǒng)有著多方面用途，包括基因工程、RNA編輯、疾病建模和對(duì)抗HIV等逆轉(zhuǎn)錄病毒。現(xiàn)在，它還能夠?qū)⒉黄鹧鄣奈⑸镒兂擅逼鋵?shí)的硬盤(pán)。

其實(shí)科學(xué)家們之前就曾這樣做過(guò)，不過(guò)當(dāng)時(shí)他們從頭到尾采用的均是*人工的方法。在先前的實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們將信息編碼到一段DNA序列中，進(jìn)行DNA合成，所有的信息依舊被保留在活體生物的范圍之外。在新的研究中。遺傳學(xué)家Seth Shipman和Jeff Nivala帶領(lǐng)著哈佛研究團(tuán)隊(duì)，以一種*不同的方式進(jìn)行DNA數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。  齊一生物

Nivala表示：“我們直接將信息寫(xiě)入了基因組，相比*合成的DNA數(shù)據(jù)儲(chǔ)存系統(tǒng)容量，我們目前能夠儲(chǔ)存的總體DNA數(shù)據(jù)較小，不過(guò)我們認(rèn)為以基因組為基礎(chǔ)的信息儲(chǔ)存方式由許多潛在的優(yōu)勢(shì)。”在他看來(lái)，這些優(yōu)勢(shì)包括更高的保真度和直接與生物配合的能力。比如，科學(xué)家們可以教會(huì)一個(gè)細(xì)菌識(shí)別、提供信息乃至殺死它內(nèi)部的其它微生物，或者提供一份基因表達(dá)記錄。  

Nivala說(shuō)：“我們大約能儲(chǔ)存30-100字節(jié)的信息，相比先前大約11字節(jié)的容量而言，這一儲(chǔ)存容量已經(jīng)很高。”

為了做到這一點(diǎn)，研究人員們以CRISPR的形式利用了細(xì)菌的內(nèi)置免疫系統(tǒng)，直接將數(shù)據(jù)寫(xiě)入細(xì)菌細(xì)胞的基因組中。這使得被修飾的細(xì)菌能夠?qū)⑦@一定制信息傳遞給它的下一代，使得這種形式的生物數(shù)據(jù)儲(chǔ)存嫉妒有效且強(qiáng)大。  

Shipman和Nivala借用了細(xì)菌的內(nèi)置免疫系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。每當(dāng)病毒攻擊細(xì)菌的時(shí)候，CRISPR就會(huì)勤奮地在DNA中記錄這一事件，后來(lái)該細(xì)菌再次受到病毒攻擊的時(shí)候，它就能查找到這一事件。而它做到這一點(diǎn)的方式則是直接儲(chǔ)存濾過(guò)性毒菌的DNA，這被稱作基因間隔區(qū)。研究人員們?cè)趯?shí)驗(yàn)中想要知道這些間隔區(qū)是否會(huì)被添加到特定序列中，并生成時(shí)間線。  

他們發(fā)現(xiàn)這種間隔區(qū)的時(shí)間順序能夠形成分子記錄設(shè)備的基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)中，較松的DNA片段被注射到具備CRISPR/cas9的大腸桿菌中。其中某些DNA片段并非隨意挑選，這些含有特定數(shù)據(jù)串的片段(即A\T\C\G特定字母序列組合)是科學(xué)家們精心挑選的結(jié)果。這些片段被引入到細(xì)菌中之后，該細(xì)菌就會(huì)以一種連貫的線性方式有條不紊地將它們整合起來(lái)，以反映它們被引入的順序。  

科學(xué)家們僅增加了幾個(gè)間隔區(qū)來(lái)演示他們的理論，在其它間隔區(qū)可用的情況下，潛在的可能組合非常驚人。  

Nivala說(shuō)：“這些實(shí)驗(yàn)為研發(fā)能用來(lái)監(jiān)控長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)分子事件的記錄系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。比如，zui終它能夠幫助我們了解某個(gè)細(xì)胞從健康走向疾病狀態(tài)期間，其基因條件出現(xiàn)了何種問(wèn)題等。或者它也可以被用來(lái)記錄細(xì)胞外部環(huán)境信息，比如特定化學(xué)物質(zhì)、毒素和病原體的存在。”  

該團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步提升這一系統(tǒng)，以便讓數(shù)據(jù)完夠儲(chǔ)存在單個(gè)細(xì)胞中，而不是必須借助成堆的細(xì)胞對(duì)信息進(jìn)行編碼和解碼。