科学家制造基因录音机 将细菌转化为长期记忆存储设备

奔跑的兔子

美国麻省理工学院的工程师们已经将大肠杆菌的基因组转化成为长期的记忆存储设备。他们设想这个稳定、可消除、易取回的记忆将适合一系列应用，例如用于环境和医学监测的传感器。“你可以存储长期信息，”麻省理工学院电子工程、计算机科学和生物工程副教授卢冠达(Timothy Lu)这样说道。“你可以想象一下生活在你肠道里的细菌或者环境细菌拥有这样的系统。”

这项发表在11月13日的期刊《科学》上的研究克服了细菌基因体内存储记忆的现有方法的好几项局限性，研究高级作者卢这样说道。这些方法需要大量的基因调控元素，从而限制了可以存储的信息量。

之前的研究还只限于数字记忆，这意味着它们只能存储要么全有或者全无（all-or-nothing）的记忆。卢和他的研究生、文章首席作者法希姆·法尔扎法德(Fahim Farzadfard)计划创立一个存储模拟记忆的系统，从而揭示暴露的程度或者持续时间。为了实现这一目标，他们设计了一个“基因录音机”，使得研究人员可以在任何细菌DNA序列上编写新的信息。
稳定的记忆

为了编码大肠杆菌从而储存记忆，麻省理工学院的研究人员对细胞进行了改造并生成了一种重组酶，它可以将DNA 或者特定序列的单链DNA 插入到靶点。然而，只有当存在一种预定分子或其他类型的输入信号，例如光时，才能产生这一DNA。

在生成DNA 后，重组酶将这一DNA 插入细胞基因组的预编程位置。“我们可以定位基因组里的任何位置，这就是为什么我们把它视作一种录音机，因为你可以控制信号写入的位置，”卢冠达说。一旦这一过程记录下了一种暴露，这些记忆将在菌群里永久储存并代代相传。

想要取回存储的信息，有几种不同的方法。如果DNA 被插入了基因组的非功能区域，对基因组的测序将会揭示这一记忆是否存储在特定细胞里。或者，研究人员可以定位这些序列从而改变基因。例如，在这项研究里，新的DNA 序列开启了一个抗生素抗性基因，这使得研究人员可以通过向细胞添加抗生素并观察细胞%Eg