Batteri come schede di memoria: salvato un filmato nel loro DNA
Un team di ricerca della Scuola di Medicina dell'Università di Harvard e del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering è riuscito per la prima volta a ‘caricare' un breve filmato nel DNA di alcuni batteri viventi, che in pratica sono stati trasformati in veri e propri hard disk biologici in miniatura. Il file inserito nel loro genoma, infatti, è stato successivamente estratto, e le informazioni immagazzinate sono rimaste intatte del 90 percento, permettendone la riproduzione con un apposito software.
Lo stesso team di studiosi, coordinati dal neuroscienziato Seth Shipman, lo scorso anno era riuscito a caricare 100 bytes di dati generici in un batterio, nello specifico l'Escherichia coli, un ospite comune del nostro intestino che viene spesso utilizzato in esperimenti genetici, mentre altri ricercatori avevano sfruttato DNA sintetico per immagazzinare informazioni, ma in nessun caso si era giunti a un risultato così eccezionale. Anche nel nuovo studio sono stati utilizzati Escherichia coli.
Shipman e colleghi hanno sfruttato un meccanismo immunitario del batterio chiamato CRISPR, che in parole semplici funziona in questo modo: per difendersi dalle aggressioni dei virus il batterio ne immagazzina frammenti del genoma per “ricordarsi” di loro, così da essere pronto a una risposta in caso di successivi attacchi. Gli scienziati hanno codificato pixel per pixel all'interno di una sequenza di DNA la breve animazione di un cavallo che corre, per un totale di 16 x 16 pixel e una manciata di fotogrammi, e sfruttando la CRISPR l'hanno inserita nel genoma dell'Escherichia coli. Trascorsa una settimana, gli scienziati non solo hanno osservato che il “file” è stato tramandato di generazione in generazione tra i batteri, ma hanno potuto estrarlo verificandone la quasi totale integrità.
L'animazione del cavallo utilizzata non è stata scelta a caso, ma si tratta di una delle prime sequenze animate della storia, ottenuta nella seconda metà del XIX secolo dal fotografo britannico Eadweard Muybridge, che la realizzò perché interessato a studiare il galoppo dei cavalli. Una sorta di animazione pionieristica che ben si sposa con le intenzioni del team di Shipman. Lo scopo ultimo di tali studi, infatti, non è trasformare i batteri in schede di memoria viventi, ma in “sensori” in grado di immagazzinare informazioni quando inseriti in un organismo ospite, da sfruttare per la prevenzione di malattie o pianificare piani terapeutici altamente mirati. I dettagli dello studio sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature Communications.
[Immagini di Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering/Seth Shipman]
