บริการข่าวไทยรัฐ

ข่าว

วิดีโอ

นักวิทย์สุดล้ำ! บันทึกภาพเคลื่อนไหวลงใน DNA ของแบคทีเรียสำเร็จ (คลิป)

นักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐฯ ประสบความสำเร็จในการบันทึกภาพนิ่งและภาพเคลื่อนไหวลงในดีเอ็นเอของแบคทีเรียแล้ว เข้าใกล้เป้าหมายการสร้างเซลล์ที่สามารถบันทึกสิ่งที่เกิดขึ้นกับตัวมันได้...

สำนักข่าวต่างประเทศรายงานว่า นักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐฯ ประสบความสำเร็จในการบันทึกภาพนิ่งและภาพเคลื่อนไหวลงในดีเอ็นเอของแบคทีเรียแล้ว และสามารถอ่านข้อมูลดังกล่าว ทำให้ยืนยันได้ว่า เซลล์สามารถเก็บข้อมูลที่ใส่ลงไปได้แม่นยำ นับเป็นก้าวแรกสู่เป้าหมายการสร้างเซลล์ที่สามารถบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับเซลล์นั้นๆ ได้

“เราบันทึกข้อมูลภาพ และภาพยนตร์ลงในดีเอ็นเอของเซลล์ที่มีชีวิต ซึ่งมันสนุกดี แต่ไม่ใช่เป้าหมายที่แท้จริงของระบบนี้” ดร.เซธ ชิพแมน นักพันธุศาสตร์จากโรงเรียนแพทย์ฮาร์วาร์ด กล่าว “สิ่งที่เราพยายามทำคือการพัฒนา โมเลกุลบันทึก (molecular recorder) ที่สามารถอยู่ในเซลล์ที่มีชีวิตและเก็บข้อมูลได้ตลอดเวลา”

เพื่อการสร้างต้นแบบของ โมเลกุลบันทึก นั้น ทีมนักวิทยาศาสตร์ของฮาร์วาร์ดได้เจาะระบบภูมิคุ้มกันที่คอยปกป้องแบคทีเรียจากการรุกรานของไวรัส ซึ่งเมื่อไวรัสรุกล้ำเข้าสู่แบคทีเรีย มันจะปล่อยเอนไซม์ (โปรตีนเร่งปฏิกิริยาเคมี) ออกมาเพื่อตัดรหัสพันธุกรรมของไวรัส และมันจะจดจำผู้บุกรุกตัวนี้ไว้เพื่อรับมือในอนาคต ด้วยการนำส่วนหนึ่งของรหัสพันธุกรรมของไวรัสเพิ่มเข้าไปในจีโนมของตัวเอง เมื่อเวลาผ่านไป จีโนมของแบคทีเรียจะขยายตัวเพื่อรวมเอาชิ้นส่วนรหัสพันธุกรรมของไวรัสผู้บุกรุกเข้าด้วยกันมากขึ้นเรื่อยๆ

ในห้องทดลอง ดร.ชิพแมนและเพื่อนร่วมงานของเขาได้สร้าง เกลียวดีเอ็นเอสังเคราะห์ (strands of synthetic DNA) ที่บันทึกภาพ มือ และภาพเคลื่อนไหว ‘ม้าควบตะบึง’ ที่ถ่ายโดย เอ็ดเวิร์ด มายบริดจ์ ในช่วงทศวรรษที่ 1880 จำนวน 5 เฟรม ในรูปแบบรหัสพันธุกรรมซึ่งแบ่งเป็นตัวหนังสือ G, T, C และ A ก่อนจะป้อนเกลียวดีเอ็นเอสังเคราะห์นี้ให้กับแบคทีเรีย ‘อีโคไล’ ซึ่งมันปฏิบัติกับดีเอ็นเอดังกล่าวเหมือนเป็นไวรัสผู้บุกรุก และนำพวกมันไปรวมเข้ากับจีโนมของตัวเอง

ทีมนักวิจัยทิ้ง อีโคไล ตัวนี้ไว้ในจานทดลองเป็นเวลา 1 สัปดาห์ ซึ่งในระหว่างนั้นมันได้เติบโตและแบ่งตัวออกเป็นเซลล์แบคทีเรียใหม่ๆ ซึ่งดร.ชิพแมนได้เก็บแบคทีเรียบางส่วนมาตรวจสอบจีโนม และพบเกลียวดีเอ็นเอสังเคราะห์ที่พวกเขาใส่เข้าไป ซึ่งมีข้อมูลที่จำเป็นทุกอย่างต่อการสร้างภาพใหม่ ไม่ว่าจะเป็นภาพมือหรือภาพเคลื่อนไหว ม้าควบตะบึงทั้ง 5 เฟรม

“ข้อมูลเหล่านี้ไม่ได้รวมอยู่ในเซลล์เดียว ดังนั้นในแต่ละเซลล์อาจมีภาพเพียงส่วนเดียว สิ่งที่พวกเราต้องทำคือการสร้างภาพยนตร์ทั้งเรื่องขึ้นมาใหม่จากชิ้นส่วนที่แตกต่างกัน” ดร.ชิพแมนกล่าวบอกกับสำนักข่าวบีบีซี “บางที เซลล์เดียวอาจมีเพียงพิกเซลจากเฟรมที่ 1 และเฟรมที่ 4 ไม่กี่พิกเซล ดังนั้นเราจึงต้องมองหาความเชื่อมโยงของชิ้นส่วนข้อมูลทั้งหมดในจีโนมของเซลล์ที่มีชีวิตเหล่านี้ และถามว่า เราจะสามารถสร้างภาพยนตร์ทั้งเรื่องขึ้นมาใหม่ทีละเล็กทีละน้อยได้หรือไม่?”

สำหรับการอ่านข้อมูลในจีโนม ทีมวิจัยใช้การจัดลำดับดีเอ็นเอของแบคทีเรีย และใช้โค้ดคอมพิวเตอร์ในการถอดความข้อมูลในยีน และได้ภาพที่ถูกต้องแม่นยำถึง 90% ของภาพต้นฉบับ “สิ่งที่เรื่องนี้แสดงให้เราเห็นคือ เราสามารถใส่ข้อมูลเข้าไป เราสามารถนำข้อมูลออกมา และเราสามารถเข้าใจการทำงานของเวลาด้วย” ดร.ชิพแมน กล่าว

เขาระบุด้วยว่า พวกเขาต้องการใช้เทคนิคนี้ในการสร้าง โมเลกุลบันทึก ซึ่งจะเป็นเซลล์ที่สามารถบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับเซลล์นั้นๆ และสภาพแวดล้อมของเซลล์นั้นๆ ได้ ด้วยการเขียนข้อมูลลงในจีโนมของตัวเอง ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงใส่ภาพนิ่งลงไป เป็นตัวแทนของข้อมูลซับซ้อนที่ทีมต้องการใช้ในอนาคต ขณะที่ภาพเคลื่อนไหวมีองค์ประกอบของเวลา ซึ่งสำคัญต่อการใช้ตามรอยความเปลี่ยนแปลงในเซลล์และสภาพแวดล้อมโดยรอบตลอดช่วงเวลาที่ผ่านไป

ชมคลิปที่นี่