Biyolojik bellek mümkün mü?
DNA, veri arşivlemek için mükemmel bir ortamdır. Bilim insanları, bunu eğlenceli hale getirerek DNA'ya hareketli görseller yüklemek istediler.
CRISPR-Cas9 mikrobiyal bağışıklık sistemi, istila edilen virüslerin nükleotit içeriklerini Cas1, Cas2 birleştirici enzimlerini kullanarak, bu virüsleri daha sonra da tanıyabilmek için depolar. Bu sistem genoma herhangi bir bilginin yazılabilmesi açısından büyük potansiyele sahiptir.
Yapılan çalışmalardan 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 hücrelerine (E. coli) böyle bir videoyu kodladığı ve oynattığı ilk zamanı temsil ediyor. Sinematik değerinin, ünlü koşan at görselini ölümsüzleştirmenin dışında; bu deneyde kullanılan teknik, canlı hücrenin gerçek zamanlı bir “moleküler kayıt cihazı” haline gelmesini sağlayarak, vücut içerisinde görünmeyen biyolojik gelişmeleri gözlemlemeyi mümkün hale getirebilir.
[video width="480" height="194" mp4="https://bilimma.com/haberler/wp-content/uploads/2017/07/giphy-1.mp4" loop="true" autoplay="true" preload="auto"][/video]
Peki, Biyolojik Bellek Nasıl Yapıldı?
Biyolojik bellek için hareketli görselin DNA’ya kodlanması çalışmasını 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 yerleştirdiler. Bakterilerin bölünmesi ve çoğalması, 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.
Bir haftalık bekleme sürecinin ardından, herhangi 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 onları koruduğunu gösteriyor.
- Eğer bu beceri, nöronlar ve diğer hücre tiplerinin gelişimini etkileyen gen ifadesindeki değişiklikler gibi başka tür verileri kaydetmek üzere uyarlanabilirse, artık kimi 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 üzerinde şekillendirildi. Bu yeni çalışma, canlı hard diskinin daha fazla bilgiyi içermesi noktasında zorlanabileceğini gösteriyor.