CRISPR 最为人所知的是它是一种强大的基因编辑工具的基础。但首先，它是一种细菌用来对抗病毒的防御机制。受这种精妙的自然系统的启发，研究人员现在为它创造了另一种科学应用——一种微小的“磁带记录仪”，可以在细菌 DNA 链上记录生物信号。
研究人员认为，这种微生物记录仪最终可用于感知身体机能的异常，例如消化，用于测量海洋中的污染物水平或检测土壤中的养分变化。它的工作原理与许多细菌和其他单细胞生物中的天然 CRISPR 系统非常相似，只是它检测的信号不同。
CRISPR 是一种 DNA 序列，它会制作并保存细菌遇到的病毒的遗传记录，命令细菌杀死任何试图再次感染细菌或其后代的病毒。天然 CRISPR 系统会记住病毒 DNA，而新的应用可以跟踪各种生化信号。例如，这些细菌记录仪可以检测人肠道中岩藻糖的存在，表明存在感染。
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当细菌感知到指定的信号时，它会创建许多称为触发 DNA 的副本，然后将其记录在其遗传“磁带”的一端。在没有指定信号的情况下，磁带会继续记录，记录细胞中晃动的其他 DNA 片段的“背景噪声”。这些背景信号充当记录的时间戳。哥伦比亚大学的科学家在 2017 年 12 月发表在《科学》杂志上的一项研究中报告了这些发现。
研究人员建议，可以将数百万个配备了该工具副本的细菌部署在人体或环境中，它们将在那里被动记录，直到从粪便或土壤样本中回收并读取磁带。与大多数以前的生物记忆系统不同，这个系统完全受细菌细胞的控制。
“DNA 是响应环境变化而自行写入的，而在之前的工作中，你有点像一个牵线木偶师，展示了 DNA 可以被写入——但有人在拉线，”斯坦福大学的合成生物学家 Drew Endy 说，他没有参与这项研究。
尽管这项技术仅在实验室中进行了测试，但该团队表明，它可以连续三天在大肠杆菌细胞群体中连续记录三个不同的信号。
记录能力随着时间的推移而下降，可能是因为作为磁带记录仪运行不会带来任何生存益处，Endy 说。他还指出，信号需要存在六个小时才能使该工具可靠地记录它，这可能对于检测转瞬即逝的信号来说太长了。哥伦比亚大学的合成生物学家兼该研究的高级研究员 Harris Wang 希望在未来的工作中加快这一过程。