Digital Tutykać Tkostka (DTT)

Pomyślne przechowywanie informacji cyfrowych w DNA żywego organizmu

Dyski twarde i inne systemy przechowywania danych przechowują dziś ogromne ilości informacji. Jednak podobnie jak w przeszłości taśmy magnetyczne lub dyskietki, urządzenia te mogą z czasem stać się nieaktualne i utracimy dostęp do gromadzonych na nich danych. Dlatego naukowcy opracowali metodę konwersji danych na pliki DNA rejestrować żywy organizm. Ten rodzaj "Pamięć masowa„prawdopodobnie nie staną się przestarzałe w dającej się przewidzieć przyszłości.

Seth Shipman z University of California w San Francisco, który nie brał udziału w tych pracach, chwalił wyniki swoich kolegów z Columbia University, ale zwraca uwagę, że upłynie dużo czasu, zanim takie systemy znajdą praktyczne zastosowanie.

Źródło obrazu: Pixabay

Więcej szczegółów można znaleźć w Natura, (https://www.nature.com/articles/s41589-020-00711-4)


Naukowcy od wczoraj nie tylko mówią o przechowywaniu danych w DNA. Kwas dezoksyrybonukleinowy to bardzo atrakcyjne medium. Umożliwia upakowanie danych ponad 1000 razy gęstsze niż na najpotężniejszych dyskach twardych, co oznacza, że ​​można przechowywać 10 filmów na przestrzeni wielkości ziarenka soli. Ponieważ DNA jest również centralnym elementem systemów biologicznych, należy oczekiwać, że technologie zapisu i odczytu danych z czasem staną się tańsze i doskonalsze.

Do tej pory naukowcy używali sekwencji jedynek i zer w kombinacjach znaków do zapisywania danych w DNA Pary zasad DNA następnie dane są kodowane w DNA. Jednakże, ponieważ dokładność syntezy DNA zmniejsza się wraz z długością, syntetyzowany jest DNA o długości 200-300 par zasad. Każdy z tych fragmentów otrzymuje niepowtarzalny identyfikator, dzięki czemu wiadomo, gdzie znajdują się określone dane. To bardzo droga metoda. Przechowywanie 3.500 megabita informacji kosztuje do 1 USD, a fiolki DNA mogą z czasem ulegać degradacji.



Dlatego naukowcy starają się zapisywać dane w DNA żywych organizmów, które przekazują informacje między pokoleniami. W 2017 roku zespół Harrisa Wanga z Columbia University skorzystał z Technologia CRISPRdo wykrywania sygnałów biologicznych, takich jak obecność fruktozy. Kiedy naukowcy dodali fruktozę do komórek E. coli, ekspresja genów na poziomach pozachromosomalnych wzrosła Cząsteczki DNA, tak zwane plazmidy.

Następnie komponenty, które chronią bakterię przed wirusami, przecinają plazmid ze zbyt dużą ekspresją genów i część z niego trafia do określonej części bakterii DNAktóry pamięta ataki wirusów. Ten dodatkowy element reprezentował cyfrową „1”. Jeśli nie było sygnału fruktozy, mieliśmy do czynienia z cyfrowym „0”.

Ponieważ w ten sposób można było zapisać tylko kilka bitów danych, Wang i jego koledzy zastąpili teraz system oparty na fruktozie systemem elektrycznym. Zmodyfikowali bakterię E. coli w taki sposób, że ekspresja plazmidów wzrosła w odpowiedzi na przyłożone napięcie. W ten sposób mogli zakodować elektrycznie do 72 bitów danych w bakteryjnym DNA i komunikat „Hello world!” pisać. Naukowcy wykazali również, że mogą dodać E. coli do standardowej mieszaniny mikroorganizmów glebowych, a następnie sekwencjonować całość, aby odczytać zakodowaną wiadomość.

Wang podkreśla, że ​​to dopiero początek badań. Nie zamierzamy konkurować z obecnymi systemami przechowywania danych. Naukowcy mają dużo do zrobienia. Na przykład muszą znaleźć sposób na ochronę informacji przed degradacją spowodowaną mutacjami bakterii podczas podziału komórki.