如果細(xì)胞會說話,，它們應(yīng)該有很多故事可以告訴我們,。它們遇到過哪些分子，它們向鄰居傳遞過哪些信號,，它們是如何成長和改變的,。研究人員雖然還沒能讓細(xì)胞真正開口說話，但是他們已經(jīng)發(fā)明了一種DNA“錄音機(jī)”,，通過DNA序列存儲數(shù)據(jù),。DNA“錄音機(jī)”可以記錄細(xì)胞幾個星期的生活史，描述出細(xì)胞各種各樣的記憶,。相關(guān)研究發(fā)表在11月13日的《科學(xué)》雜志上,。科學(xué)家們預(yù)想,，這一穩(wěn)定的,、可擦除且易于檢索的記憶，將會特別適合于諸如環(huán)境和醫(yī)學(xué)監(jiān)測傳感器等應(yīng)用,。
在過去,，研究人員通過打開或關(guān)閉響應(yīng)刺激的蛋白的產(chǎn)生，將細(xì)胞轉(zhuǎn)化成簡單的傳感器,。 但是每個開關(guān)只能記錄一項(xiàng)簡單的信息，即細(xì)胞是否在相應(yīng)的刺激中暴露過，但不能揭示暴露的時間和程度,。領(lǐng)導(dǎo)該研究的麻省理工學(xué)院的合成生物學(xué)家Timothy Lu說：“我們希望細(xì)菌可以有一個收集更多信息的記憶系統(tǒng),，那么問題來了，這樣的記憶系統(tǒng)是什么樣的呢,？”
Lu的團(tuán)隊(duì)設(shè)定了一個生物程序?qū)罴?xì)胞的DNA進(jìn)行重寫,。一旦DNA被重寫了，即便到細(xì)胞死亡的時候,，信息依然會存在于遺傳物質(zhì)中,。通過測定含有這種重寫DNA的細(xì)胞中基因的數(shù)量，研究人員可以確定信號持續(xù)的時間和強(qiáng)度,。含有突變基因的細(xì)胞越多,，表明信號越強(qiáng)、越久,。這種方法被稱為Synthetic Cellular Recorders Integrating Biological Events (SCRIBE),，依靠的是反轉(zhuǎn)錄子（retrons），反轉(zhuǎn)錄子組成一些細(xì)菌的遺傳系統(tǒng),，產(chǎn)生單鏈DNA,；細(xì)菌通常用單鏈DNA改變它們的宿主。Lu的團(tuán)隊(duì)在細(xì)菌的細(xì)胞中插入一個反轉(zhuǎn)錄子,，只有當(dāng)細(xì)菌響應(yīng)特定的刺激（如化學(xué)物質(zhì),、光）時，該反轉(zhuǎn)錄子才會開啟,，產(chǎn)生特定的DNA,。
Lu在他改造的響應(yīng)光信號和其它常見生物試劑的細(xì)胞中測試了SCRIBE。其中一個成功的例子是,，SCRIBE成功的讓抗生素抗性基因突變的細(xì)胞響應(yīng)光信號的記憶變得特別容易讀取,。當(dāng)細(xì)胞生長在抗生素存在的環(huán)境中時，研究人員可以立刻看到哪些細(xì)胞包含新的突變基因,。結(jié)果還可以通過細(xì)菌基因組測序來驗(yàn)證,。Lu說：“SCRIBE系統(tǒng)還有很多潛在的應(yīng)用，比如長期記錄一種細(xì)胞的生存環(huán)境,?；罴?xì)胞可以水環(huán)境中放上一周，然后收集起來,，再測定細(xì)胞的DNA,，然后判斷細(xì)胞所處的環(huán)境是否含有某種細(xì)菌或者毒素。SCRIBE還可以用于推動基礎(chǔ)研究,。當(dāng)你從單細(xì)胞變成多細(xì)胞組織,，每個細(xì)胞都遇到了不同的信號,。SCRIBE可以讓研究人員知道，每個細(xì)胞是如何來塑造自己的命運(yùn)的,?！?br /> 波士頓大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程師Ahmad Khalil說：“他們做了非常特殊的工作，將DNA轉(zhuǎn)化為可讀的形式,，書寫活細(xì)胞的記憶,。我覺得這是合成生物學(xué)一個非常酷的新方向,?！?br />
