如何看待科學家將視頻「放入」大腸桿菌？

01-15

http://m.thepaper.cn/newsDetall_forward_1731629
新聞鏈接

發表在Nature這樣的雜誌上，我覺得很大程度上是因為通訊作者是大犇George Church，不但名聲好，而且特別會玩媒體，能幫Nature吸引流量。

而且存個gif，給高中生5000刀每人summer school做個小實踐，非常寓教於樂。

但是工作的科學性本身…不客氣地講，毫無卵用。

DNA存儲其實這兩年新聞也不少呀，作為synbio的一個小分支，其實走的非常遠了。

現在DNA可以很低成本地合成非常大的片段。與其設計520個小片段分別導入細菌，為什麼不直接合成一個包含同樣信息的大片段，一次性放進去呢？對於細菌DNA大規模的改造，直接合成DNA去替換原有的DNA，一定是比一個一個進行engineering要來得方便、便宜、高效得多。其實連Church實驗室自己的人也是這麼認為的，他們年初的對大腸桿菌遺傳編碼的改造，就是基於DNA合成和替換，而不是使用CRISPR甚至更古老的MAGE對DNA一個點一個點的修飾改造實現的。Design, synthesis, and testing toward a 57-codon genome

不要以為能在細菌里存個gif就了不得了。直接用DNA存儲效率不知道高到哪裡去。這個idea最早也是Church lab開始做的，2016年能夠無損存儲22MB。同一年，巨硬公司、Twist和華盛頓大學的合作項目走得更遠，可以用一根鉛筆尖大小的DNA存儲200MB的信息，而且可以無損讀出！（200MB！存個小黃片都輕輕鬆鬆。）

粉色部分是被染色的DNA，Microsoft and University of Washington researchers set record for DNA storage - Next at Microsoft

For now, the bar is set at 200 megabytes. That』s how much data the researchers were able to encode in synthetic DNA pairings, and then correctly read out again. The encoded files included a high-definition music video by the band OK Go, titled 「This Too Shall Pass」… the Universal Declaration of Human Rights in more than 100 languages … the top 100 books from Project Gutenberg … and the Crop Trust』s global seed database.

既然我們已經能夠在DNA存儲如此可觀的信息，為什麼還要把信息存儲在細胞裡面呢？而且似乎沒有任何優勢呀：這篇文章的方法中，不同值的存儲效率差別非常之大。單個細胞的DNA所存儲的信息也並不準確，需要整個群體才能正確讀出，然而精度也遠遠不如只用DNA。隨著整個種群的不斷複製繁殖，這段信息很快就會隨著種群的進化而失真。而相比而言，乾燥的DNA穩定程度之高，可以保存數個世紀。

我估計這也是為什麼這篇邏輯鏈條如此清晰的文章審稿用了一年多。但是George畢竟強無敵，還是把審稿說服了……

完美論證了「破事水」這三個字。

擱在普通人，也就是個uc 頭條，即使大牛也是走個nature news ，沒想到竟然是論文。

不過從文章的接稿信息來看，其實還是送審了，而非編輯隨便定的。2016年接的，2017年發表的

Received 22 August 2016
Accepted 02 June 2017
Published online 12 July 2017

單位是

Department of Genetics, Harvard Medical School, 77 Avenue Louis Pasteur, Boston, Massachusetts 02115, USA

文章的意義是

This work demonstrates that this system can capture and stably store practical amounts of real data within the genomes of populations of living cells.

本文論證了這個系統可以在活細胞群中捕獲和穩定儲存實際數據

回頭我寫兩句詩進去看看能行不，說不定可以實現大腸桿菌永生化。

科學技術層面，nonsense. 很科普，適合發表在Scientific American上。

Church還玩上癮了……以前寫了venter一句話，後來church就編輯過一本書進dna了

現在一個gif，就內容來講好不新鮮啊，不過這次是使用crispr塞進去的而已，而原核生物由於沒有同源染色體的同源重組來修復切口，crispr在原核生物中的應用是有些技術困難的

如果吹『DNA存儲』的故事的話，是壓根用DNA分子就好了不需要塞進細胞，塞進細胞還會被細菌自己突變甚至幹掉……

科學上嘛，顯然是沒有任何卵用的

技術和概念感覺都不算新，看到標題我還在期待更fancy的技術，結果只是CRISPR基因編輯+測序。不過目測他們用的編碼和糾錯方法會有點意思。

但不管怎麼樣人家做出來了，而且做得還蠻幹凈的。畢竟生物是個有想法容易，但實現是另一回事的領域。

這種非常有噱頭的工作感覺不愧是Nature的風格……

跟Church神牛實驗室的風格……挺符合的……

舉個例子，14年時Church實驗室的一個成員Joe Davis就說要把英文維基百科編碼進蘋果的基因里去……製造真正的知識之樹

Malus ecclesia - encoding the English Wikipedia into the apple tree genome to create a living, literal tree of knowledge

技術上講，沒什麼問題，你要問我這有什麼意義么……

Well, it is art, what can I say.

【不過這種bio-punk的感覺還真是……酷

A blood-filled contemporary mosquito Joe Davis and colleagues inserted into fossilized amber (2013)

Joe Davis" Bacterial Radio (2011) This was his attempt to create inductors and capacitors from biomineralized E coli embedded in PDMS and subsequently integrated into a 「crystal」 radio circuit.

"Audiomicroscope" apparatus built by Davis to record audio frequency signatures of microorganisms (ca.2000). This instrument allowed him to capture movies and sound files of various microorganisms for both science and art.

Joe Davis

https://www.elsevier.com/connect/creating-art-with-genes-and-bacteria

看上去還真是……酷到不行……

DNA這玩意早就可以測序和人工合成了，加入一組特定編碼進去，難度上本身應該不大吧。不過創意和宣傳科普的手段還是可以拿100分的。

黑客擁有了製造瘟疫的能力。

主編看了很喜歡，特意選了幾個熟人審稿。純屬虛構。

這個想法我本科都有想到了，只不過沒條件去研究，可惜。。。我還想過記憶是不是以DNA序列的形式儲存的，不過顯然不是，要不然腦細胞跑個電泳會發現很多雜亂沒規律的片段。。。沒具體看這個的文章，不過想想，無非是幾個要點:插入的片段不能影響別的基因，不會碰巧被胡亂表達，不會被剪切掉。可惜目前沒什麼實用價值，插入複雜，測序也複雜，也許以後能發展到很簡單的就能插入，隨時可以迅速測序，像刻DVD和讀盤。

你們考慮過大腸桿菌的感受嗎？

這報道一出，廣電妥妥的插手大腸桿菌管制。這樣一來中國的生物研究妥妥的落後五十年。

美國這一手6啊

突然產生一個腦洞，人類染色體的非編碼區會不會隱藏著一些未知文明寫進去的信息

下一步，DNA管制

多年以後，人類終於破譯了自身內含子的秘密。

大廳燈光暗下來，所有人都翹首以待的科學界大新聞

「啪啪啪」大屏幕里是四隻光頭外星人連成一串。

吃瓜群眾目瞪口呆

「這並不是一般的艾薇視頻」主講人有點不好意思「這些是人類的造物主，大家看，他們除了頭髮數量和啪啪人數外和我們人類沒有太大區別……不錯，人類就是當年的大腸桿菌」

這個又可以變成科幻片新套路了！以後邦德特工是不是到特定的馬桶，留下自己的大腸桿菌就能傳遞絕密情報了(≧?≦)！

最早的用MAGE( multiplex automated genome engineering) 編輯genome的文章：

Wang, H. H. et al. Programming cells by multiplex genome engineering and accelerated evolution. Nature 460, 894–898 (2009).

再之後基於MAGE搞的CAGE（ conjugative assembly genome engineering），大意是利用MAGE對整個基因組同時進行編輯，這涉及到整合等一系列問題，比MAGE複雜了一層：

Isaacs, F. J. et al. Precise manipulation of chromosomes in vivo enables genome-wide codon replacement. Science 333, 348–353 (2011).

其實這篇文章也沒有完成他們計劃中的全部工作……實在有點太複雜且勞動密集……不過大牛表示水一篇Science夠了……

這兩篇文章都是Church他們做的。

就是這類的idea（好像這篇文章還不如以前的這幾篇東西有實用價值），再加上比較新的CRISPR，沒了……這也可以灌水搞成大新聞，某大牛真是在逗逼的道路上越走越遠了………………文章也逐漸變得不能看了&>_&<

說到底就是將一段外源基因插入基因組中然後讓它穩定遺傳～屬於「你是不是在逗我，這都能發nature?」系列

也許這就是終極問題：

1、我們從哪裡來？（誰製造了我們，為什麼製造我們，在我們一代代的基因中藏下什麼？）

2、我們到哪裡去？（我們拚命把自己的數據複製複製，要傳給誰？當使命結束後，我們會怎樣？）