מדענים המירו חבורה של חיידקים למה שהם כינו את "מקליט הקלטות הקטן בעולם:" על ידי התעסקות עם הגנים של זן מעבדה רגיל שלאי קולי חיידקים, החוקרים אומרים כי הם הצליחו לשדל את החיידקים לא רק לרשום את האינטראקציות שלהם עם הסביבה, אלא גם להחתים זמן על המופעים הללו.
"מכשירי ההקלטה" הזעירים הללו - שפורטו במחקר חדש שפורסם ב23- בנובמבר בכתב העת Science - יכולים לעזור לבסס מחלקה חדשה של טכנולוגיות המשתמשות בתאי חיידקים כדי לאבחן מחלות או לפקח על שינויים בסביבה, וכל זאת מבלי להפריע לסביבתם. .
"חיידקים כאלה שנבלעים על ידי מטופל, עשויים להיות מסוגלים לתעד את השינויים שהם חווים דרך מערכת העיכול כולה, ולהניב מבט חסר תקדים של תופעות שלא היו נגישות בעבר", אומר מחבר המחקר הבכיר האריס וואנג, פרופסור עוזר במחלקה לביולוגיה מערכות ב בהודעתו נמסר המרכז הרפואי של אוניברסיטת קולומביה.
הטכנולוגיה שמאחורי הקלטות היא הכלי הפופולרי לעריכת גנים, CRISPR. הכלי, המאפשר למדענים בעצם לחתוך רצפי DNA ולהחליפו בחומר גנטי ספציפי, התגלה במקור בחיידקים. CRISPR הוא חלק ממערכת החיסון של חיידקים מסוימים - הוא יכול להעתיק קטעי DNA מהפלשת ווירוסים כך שדורות הבאים של חיידקים יוכלו לזהות ולהתקף התקפות שלאחר מכן.
"המערכת היא מכשיר זיכרון ביולוגי טבעי", אמר וואנג. "מנקודת מבט הנדסית זה בעצם די נחמד, מכיוון שזו כבר מערכת שנכחדה דרך האבולוציה כדי להיות ממש מעולה באחסון מידע."
המקליט המיקרוסקופי של הצוות מורכב מזוג מבנים נושאי גנים המכונים פלסמידות. הראשון, פלסמיד "תזמון", מסמן זמן על ידי ביטוי מולקולות DNA מסוימות, המכונות נוקלאוטידים, באזור CRISPR של ה- DNA של החיידק. הפלסמיד האחר שונה כדי ליצור עותקים נוספים מעצמו, אך רק בתגובה לאות חיצוני. התוצאה היא טלאים של רצפי רקע המתעדים רצפי זמן ואותות המוכנסים בתגובה לשינויים בסביבת התא.
אם זה נשמע מסובך, חשוב על זה ככה: פלסמיד התזמון מדפיס "A" במרווחי זמן מרוחקים. אם אין "אות חיצוני", המדענים היו רואים רק את המחרוזת הזו של A. אבל אם הפלסמיד השני מופעל באמצעות אות חיצוני, הוא יכניס את החותמת שלו למיתר של A. על סמך היכן שבאותה מחרוזת מופיעה חותמת הפלסמידים השנייה, המדענים יכולים להסיק מתי התרחש האות החיצוני. כמו פסי הנתונים בקלטת מגנטית, מדענים יכולים לנתח זאת בהמשך בעזרת כלי חישוב.
במחקר החדש הראו החוקרים כי המערכת יכולה להקליט לפחות שלושה אותות סימולטניים במשך מספר ימים. השלב הבא הוא צמצום היעדים.
"כעת אנו מתכננים לבדוק סמנים שונים העשויים להשתנות תחת שינויים במצב טבעי או במחלות, במערכת העיכול או במקום אחר," אמר וואנג.
