شناخت کوچک‌ترین ضبط دنیا
مجله علمی ایلیاد - دانشمندان اقدام به تبدیل تعدادی میکروب به «کوچک‌ترین ضبط دنیا» کرده‌اند. محققان اظهار داشتند با اصلاح آزمایشگاهی باکتری «اشریشیا» توانستند این باکتری را به ثبت واکنش‌ها و زمان آن‌ها وادار کنند. این ضبط‌های کوچک، می‌توانند تکنولوژی جدیدی را به ارمغان بیاورند که در آن، با استفاده از سلول‌های باکتری، اقدام به تشخیص بیماری و یا نظارت بر تغییرات محیطی، آن هم بدون بر هم‌زدن محیط اطراف آن‌ها، کنند.
سرپرست این تحقیقات، «هریس وانگ»، استادیار گروه زیست‌شناسی در مرکز پزشکی دانشگاهی کلمبیا، در بیانیه‌ای گفت: «این باکتری ممکن است بتواند تغییرات صورت‌گرفته در خلال فرآیند هضم را ثبت کرده و اطلاعات جدیدی از این فرآیند به ما بدهد.»
تکنولوژی استفاده شده در این دستگاه‌های ضبط، ابزار معروف اصلاح ژن، یعنی «کریسپر» است. این وسیله که امکان برش توالی‌های ژنی و قراردادن مواد ژنتیکی مخصوص، به‌جای آن‌ها را برای دانشمندان فراهم می‌کند، ابتدا در باکتری کشف شد. کریسپر بخشی از سیستم ایمنی باکتری به‌خصوصی است که می‌تواند برش‌هایی از دی‌ان‌ای ویروس مهاجم را رونوشت کرده، تا نسل‌های بعدی باکتری بتوانند از حمله‌ی این ویروس مصون بمانند.
ونگ اظهار کرد: «سیستم کریسپر، دستگاه حافظه‌ی بیولوژیکی طبیعی است. از دیدگاه مهندسی این مسئله بسیار عالی است، زیرا سیستمی طبیعی است که در خلال فرگشت موجودات، تکامل یافته و می‌تواند به‌خوبی اطلاعات را ذخیره نماید.»
این ضبط میکروسکوپی، متشکل از جفت ساختار حامل ژنی به‌نام «پلازمید» است. اولینِ آن‌ها، پلازمید زمانی است که با بیان مولکول‌های خاصی با نام «نوکلئوتید» در ناحیه‌ی کریسپر دی‌ان‌ای باکتری، به ثبت زمان می‌پردازد. پلازمید دیگر به‌گونه‌ای طراحی شده است تا تنها در پاسخ به سیگنال خارجی، از خود رونوشت تهیه کند. نتیجه، توالی‌های هستند که در واکنش به تغییرات محیطی سلول، به ثبت زمان و سیگنال وارده توسط محرک‌های بیرونی می‌پردازند.
اگر به نظرتان این مسئله کمی پیچیده است، این‌گونه به آن فکر کنید؛ پلازمید زمانی، «الف» را در وقفه‌های زمانی مختلف ثبت می‌کند. اگر هیچ سیگنال خارجی وجود نداشته باشد، دانشمندان تنها این «الف» را می‌بینند، اما اگر پلازمید دوم توسط سیگنال خارجی فعال شود، ردپای خود را بر روی این «الف»ها می‌گذارد. دانشمندان می‌توانند بسته به محل نوار نشانگر پلازمید دوم، زمان وقوع سیگنال خارجی را حدس بزنند. همچنین دانشمندان می‌توانند با استفاده از ابزارهای محاسباتی، درست مثل نوارهای اطلاعات در یک نوار مغناطیسی، به بررسی بیشتر این مسئله بپردازند.
در تحقیقات جدید، محققان ثابت کردند این سیستم می‌تواند، حداقل سه سیگنال هم‌زمان را به‌مدت چندین روز ثبت کنند. قدم بعدی هدف‌مندتر کردن ثبت وقایع است. وانگ اضافه کرد: «حال ما قصد داریم به بررسی نشانگرهای موجود در دستگاه گوارش و اندام‌های دیگر، در حالات بیماری یا سلامت، تغییر می‌یابند، بپردازیم.»
نوشته: جاستین مالیک چوا
ترجمه: رضا کاظمی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: رضا کاظمی - مجله علمی ایلیاد