Canlı Bakteri DNA’sına GIF Kodlama: Biyolojik Bellek

Biyolojik Bellek nasıl yapıldı?

0
42
Biyolojik bellek mümkün mü? DNA, veri arşivlemek için mükemmel bir ortamdır. Bilim insanları bunu eğlenceli hale getirerek DNA’ya hareketli görseller yüklemek istediler.
Cas1, Cas2 birleştirici enzimleri kullanılarak, CRISPR-Cas9 mikrobiyal bağışıklık sistemi istila edilen virüslerin nükleotit içeriklerini, uyarlanabilen bağışıklık sağlamak için depolar. Bu sistem genoma herhangi bir bilginin yazılabilmesi açısından büyük potansiyele sahiptir.
Yapılan çalışmaların birinde ilk kez bir canlı bakteri DNA’sına hareketli görseller, sentezlenmiş oligonükleotitler kullanılarak yüklendi ve sonuçlar oldukça başarılıydı. Yüklenen hareketli görsel, biyolojik hard diskin sınırlarını test eden bir deney ile canlı bakteri hücrelerinin DNA‘larına kodlandı. Bilim insanları daha önce DNA’ya filmler de dahil olmak üzere çok miktarda veriyi kayıt edebilmeyi başarmıştı, fakat bu deney, araştırmacıların yaşayan bakteri hücrelerinde (E. coli) böyle bir videoyu kodladığı ve oynattığı ilk zamanı temsil ediyor. Sinematik değerinin yanı sıra bu deney, ünlü koşan at görselini ölümsüzleştirmenin dışında; kullanılan teknik, canlı bir hücrenin gerçek zamanlı bir “moleküler kayıt cihazı” haline gelmesini sağlayarak, tıpkı bir Dijital Video Kayıt Cihazı gibi vücut içerisinde görünmeyen biyolojik gelişimleri gözlemlemeyi mümkün hale getirebilir.

 Peki, Biyolojik Bellek Nasıl Yapıldı?

Biyolojik bellek için hareketli görselin DNA’ya kodlanması planını test etmek için araştırmacılar, öncelikle, ünlü koşan at animasyonundaki gölgeli her pikseli bir DNA koduna dönüştürdüler. Her bir pikseli; adenin, guanin, timin ve sitozin gibi nükleotit bazlarına atadılar. Ardından araştırmacılar, CRISPR gen düzenleme teknolojisini kullanarak bu bilgi dizisini her gün yeni bir kare (ing. frame) ekleyerek E. coli bakterisinin genomuna yerleştirdi. Bakterilerin bölünmesi, çoğalması ve tıpkı bir biyolojik dosya aktarımı süreci gibi, kısa filmin oluşan yeni nesillere geçmesini sağladı. Bunun için bakteriler laboratuvar koşullarında bir haftalık bekleme ve çoğalma sürecine tabi tutuldu.
biyolojik Bellek
Bakteriye GIF kodlama aşamaları

Bir haftalık bekleme süresinin ardından, bir örnekten alınan DNA bölgelerinde, görselin %90’ı herhangi bozulma olmadan yeniden oynatılabildi.

  • Bu başarılı deney, canlı hücrelerin bilgiyi, ihtiyaç duyulduğunda tekrar çıkarılıp yeniden oynatılabilen bir dizi halinde kaydedebildiğini ve koruduğunu gösteriyor.
  • Eğer bu beceri, nöronlar ve diğer hücre tiplerinin gelişimini etkileyen gen ifadesinde değişiklikler gibi başka tür verileri kaydetmek üzere döndürülebilirse, artık hastalıkların gelişimini gerçek zamanlı olarak takip edebilir ya da sağlık açısından oluşabilecek herhangi bir tehdidi henüz önlenebilir aşamadayken ön görebilmemizi mümkün hale getirebilir.
Araştırma, aynı ekip tarafından geçen yıl yayımlanan ve E. coli bakterisine 100 bayt verinin kaydedilmesini başarıyla gerçekleştiren bir çalışma üzerine şekillendirildi. Bu yeni çalışma, canlı hard diskinin daha fazla hatırlaması noktasında zorlanabileceğini gösteriyor.

Bir Cevap Yazın