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如果細胞會說話，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胞真正開口說話，但是他們已經(jīng)發(fā)明了一種DNA“錄音機”，通過DNA序列存儲數(shù)據(jù)。DNA“錄音機”可以記錄細胞幾個星期的生活史，描述出細胞各種各樣的記憶。相關(guān)研究發(fā)表在11月13日的《科學(xué)》雜志上�？茖W(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，將細胞轉(zhuǎn)化成簡單的傳感器。 但是每個開關(guān)只能記錄一項簡單的信息，即細胞是否在相應(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的團隊設(shè)定了一個生物程序?qū)�活細胞的DNA進行重寫。一旦DNA被重寫了，即便到細胞死亡的時候，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)的時間和強度。含有突變基因的細胞越多，表明信號越強、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)錄子組成一些細菌的遺傳系統(tǒng)，產(chǎn)生單鏈DNA；細菌通常用單鏈DNA改變它們的宿主。Lu的團隊在細菌的細胞中插入一個反轉(zhuǎn)錄子，只有當細菌響應(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胞響應(yīng)光信號的記憶變得特別容易讀取。當細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胞包含新的突變基因。結(jié)果還可以通過細菌基因組測序來驗證。

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胞的生存環(huán)境�；罴毎�可以水環(huán)境中放上一周，然后收集起來，再測定細胞的DNA，然后判斷細胞所處的環(huán)境是否含有某種細菌或者毒素。SCRIBE還可以用于推動基礎(chǔ)研究。當你從單細胞變成多細胞組織，每個細胞都遇到了不同的信號。SCRIBE可以讓研究人員知道，每個細胞是如何來塑造自己的命運的�！�

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，書寫活細胞的記憶。我覺得這是合成生物學(xué)一個非�？岬男路较颉！�