DNA模拟记忆机制

美国科学家培育出具有DNA记忆的细菌。

以重量换重量，以空间换空间，DNA提供了迄今为止发现的最紧凑、最高效的信息存储系统。它不仅有弹性，化石标本证明了它存活了几万到几十万年，而且它还编码了自己的备份系统，包括两个成对的链，一个是另一个的镜像。数以百万计的人也可以利用大自然已经发明的机器来制造复制品。

为了证明这一点，近年来，科学家们已经能够将文学作品甚至整个计算机程序以DNA格式存储，方法是首先将数据转换成基因字母序列，然后将这些字母连接起来形成DNA链。为了获得原始数据，你使用标准的DNA解码技术读取DNA序列。不像莎士比亚戏剧纲要那样要占据整个架子，DNA可以在一个小小的试管中储存同样数量的DNA。

现在，研究人员又向前迈进了一步，赋予细菌以dna为基础的实时记忆，可以记录细胞事件、经历或暴露。而且，通过将数据存储在细菌种群中，还可以在存储中添加模拟元素，从而记录暴露或事件的水平或强度。

麻省理工学院的研究人员Timoythy Lu和Fahim Farzadfard在《科学》杂志上写道，他们首先在细菌中构建了相当于传感器和编辑工具的基因。传感器的工作原理就像一个开关，当某种化学物质存在时就会激活。这开启了一个编码编辑工具的基因，编辑工具最终由一小段DNA组成，这段DNA被预先编程为识别、改变或编辑细菌DNA中其他地方的单个遗传字母，例如将DNA字母a转换为字母T。这个DNA字母的改变不必对细胞产生不利影响，因为可以选择基因组的区域以避免改变任何活性基因。

一旦这种基因编辑完成，细菌就会保持这种变化，最重要的是，它会把这种变化传给后代。这意味着，最终，培养物中携带改变DNA序列的细菌的比例必须反映出传感器检测到的化学物质的暴露程度。通过这种方式，细胞群除了存储有关暴露或事件的数字信息(“是”或“否”)外，还存储了发生了多少暴露的模拟记录。

也可以同时写入多个遗传记忆，因此可以对细菌进行编程，使其同时监控几种不同的事物，并在基因组的不同区域存储不同的“比特”信息。因此，该系统可以用于生产环境中化学物质的定量生物探测器，甚至，通过将他们的系统与细胞内不同时间激活不同基因的过程相结合，它可以用来更好地了解细胞内随着时间的推移而发生的分子时钟。