Ученые зашили кадры со скачущей лошадью в ДНК бактерий

Ученым удалось "вшить" статичные и анимированные картинки в ДНК бактерий с помощью технологии CRISPR, уже нашедшей себе широчайшее применение в генной инженерии.

Этот метод основан на механизме защиты бактерий, которые те применяют против вирусов, воспроизводя генетический материал, и работает как "ножницы" для генома.

Пользуясь этой технологией, учёные из Гарвардского университета встроили снимок человеческой руки и GIF-файл из пяти кадров галопирующей лошади Энни Джи, снятых пионером британской фотографии XIX века Эдвардом Майбриджем, в геном микроорганизмов и секвенировали - выделили - его ДНК, чтобы убедиться, что информация встроилась в геном, как и планировалось.

Чтобы добиться нужного эффекта, биологи перенесли пикселизованный код картинки на нуклеотиды - составные части нуклеиновых кислот так, чтобы генетический код соотносился с отдельными пикселями каждой картинки.

Затем исследователи применили технологию CRISPR, чтобы двумя белками "затащить" полученный генетический код в ДНК нужных им клеток - в данном случае, в бактерию кишечной палочки.

Что касается анимированного GIF-файла, то его передавали внутрь клетки кадр за кадром в течение пяти дней.

Затем новая информация передалась геномам нескольких бактерий, рассказывает соавтор гарвардского исследования Сет Шипман.

"Информация заключена не в одной клетке, в разных клетках содержались разные фрагменты. Так что нам пришлось воссоздавать целый фильм по отдельным кусочкам", - сказал доктор Шипман в интервью Би-би-си.

"Получилось, что одна клетка может содержать несколько пикселей из кадра №1 и ещё несколько - из кадра №4... Мы смотрим на кусочки информации и задаём себе вопрос: сможем ли мы восстановить весь "фильм" полностью из них спустя какое-то время"? - прояснил суть эксперимента микробиолог.

Чтобы получить информацию "назад", исследователи снова секвенировали ДНК бактерий, использовали специальный компьютерный код, чтобы расшифровать генетическую информацию, и заново сложили пиксели в изображениях.

Гарвардским ученым удалось добиться 90-процентной точности. "Мы по-настоящему обрадовались, когда увидели результат", - отмечает доктор Шипман.

В дальнейшем микробиологи намерены использовать опробованную ими технологию для создания "молекулярных записывающих устройств".

По словам Сета Шипмана, такие модифицированные клетки смогут передать информацию о том, что происходит внутри них и в их окружении, фиксируя эти изменения в своём геноме.

Именно поэтому биологи использовали и картинку, и небольшой клип: подобные "сложные" данные специалисты и хотели бы передавать в будущем.

Последовательность кадров в GIF-файле особенно существенна: так учёные поняли, что смогут восстанавливать последовательность изменений, происходящих в клетке.

Описание исследования опубликовано в журнале Nature.