科学者は糞便細菌の DNA に GIF を保存することに成功

リュミエール兄弟が発明する前に、単純な賭けが写真の歴史を変え、映画に革命をもたらしました。大富豪のリーラン・スタンフォードは、自分の素晴らしい趣味の 1 つについて、謎が頭から離れませんでした。馬は走っている間、一瞬でも四本の足を空中に上げたことがありましたか?スタンフォード氏はそれが可能だと信じていたが、彼の同僚で当時サンフランシスコ証券取引所の社長だったジェームス・キーン氏は反対の考えを持っていた。この侮辱は、経済的課題と人間の目の不完全性を超えた技術の発明によって解決されました。

リーラン・スタンフォードは、謎に終止符を打つためにエドワード・マイブリッジを雇った。何年も前にアメリカ大陸に移住していたこの写真家は、馬の動きを捉えた数十枚の画像を連続して撮影する装置を開発することに成功した。この装置はズープラキシノスコープと呼ばれ、レース中のある瞬間に動物が4本の足をすべて空中に放り出すことを実証した。一連の写真はアニメーションを通じて動きの錯覚を再現しており、 映画史上の先例と考えられています。先駆的なこの映画は、今度は主人公としてではあるが、再び転換点を迎えた。

ハーバード大学の科学者チームは、マイブリッジのアニメーション「The Horse in Motion 」を糞便細菌のDNAに保存することに初めて成功した。これまで、生物の遺伝情報を運ぶ分子は、 in vitroデータの優れたサポートであることが証明されてきました。 Natureに掲載された研究によると、DNA は生きた細胞内に情報を保存するための優れたハードドライブでもあります。 Muybridge の GIF と手を示す 2 番目の画像からの情報は、「遺伝子接着剤カッター」であるCRISPR-Cas9システムの使用により、この分子にエンコードされています。

写真やビデオが「バイラル」になる

5年前、遺伝学者ジョージ・M・チャーチ率いるハーバード大学の同じチームがDNAに関する本をまとめた。この分子は、情報を保存するためにこれまで知られている担体の中で最もコンパクトで安定したものの 1 つです。違いは、同じ研究者グループが生きた細胞、つまり実験室で広く使用されており、腸内細菌叢の一部である微生物の一種である大腸菌種の細菌の DNA にデータを保存することに成功したことです。

Natureで詳述されているように、科学者はヌクレオチド、つまり DNA を構築するための基本的なブロックを使用して、保存する予定の各画像の個々のピクセルに関連するコードを生成しました。マイブリッジのアニメーション映画の場合、研究者らは細菌細胞内でエンコードしたいGIFとフレームごとに関連付けるシーケンスを設計した。

遺伝子配列の挿入を達成するために、チャーチのチームは、非常に簡単かつ効率的な方法でゲノムを編集するために使用されるツールである CRISPR-Cas9 システムを使用しました。この技術は非常に正確なので、すでに「分子メス」と呼ばれています。

2012年にジェニファー・ダウドナとエマニュエル・シャルパンティエによって開発され、生物学に革命をもたらした「遺伝子接着カッター」であるCRISPR-Casの使用により、生物の内部に大量の情報を記録できることが明らかになった。 Natureに掲載された研究結果によると、科学者たちはゲノム内にデータを保存するのにどの配列が最適であるかを決定することもでき、この革新的な生物学的ツールの新たな用途も提供される可能性があります。これまで細菌の中でウイルスの攻撃に対する防御システムとして機能してきた「分子メス」は、医療、農業、畜産、食品、環境などの分野で大きな可能性を秘めています。

細菌の DNA に保存されている情報を復元することに関して、ジョージ M. チャーチのグループは、DNA を読み取ることができるゲノム配列決定として知られる技術を使用してデータをダウンロードすることができました。細菌内に保存されていた画像やGIFは、ヌクレオチドコードを解析することで再構築できる可能性がある。 Natureに掲載された結果によると、この技術の精度は 90% です。この研究は、かつて微生物がウイルスから身を守るのに役立っていたこのツールが、将来的にはウイルスの画像やビデオを保存するために使用できることを示しています。