يقوم الحمض النووي بتخزين البيانات في أجزاء بعد الترقية اللاجينية

يقوم الحمض النووي بتخزين البيانات في أجزاء بعد الترقية اللاجينية

الحمض النووي موجود منذ آلاف السنين منشأة تخزين البيانات المفضلة للإنسانية. فهو متين وصغير الحجم، وغني بالمعلومات لدرجة أن جرامًا واحدًا يكفي من البيانات لمدة 10 ملايين ساعة من الدقة العالية فيديو يمكن أن ينقذ.

ولكن هناك دائما مجال للتحسين.

هناك طريقة جديدة تتيح الآن تخزين المعلومات في الحمض النووي كرمز ثنائي - وهو نفس الصفر والواحد الذي تستخدمه أجهزة الكمبيوتر التقليدية. يمكن أن تكون هذه الطريقة في يوم من الأيام أرخص وأسرع من تشفير المعلومات في تسلسل الوحدات البنائية التي تشكل الحمض النووي، والذي تستخدمه الخلايا حاليًا وتبذل معظم الجهود للقيام بذلك تخزين البيانات التي تم إنشاؤها بشكل مصطنع يتوافق مع الطريقة المستخدمة.

الطريقة بسيطة للغاية لدرجة أن 60 متطوعًا من مجالات مختلفة تمكنوا من استخدامها لحفظ النص الذي يختارونه. يقول لونج تشيان، عالم الأحياء الاصطناعية الحاسوبية بجامعة بكين في بكين ومؤلف الدراسة، إن الكثير منهم لم يصدقوا في البداية أن هذه التقنية ستنجح. 1 ، الذي يصف التكنولوجيا.

وتوضح قائلة: "بمجرد أن رأوا التسلسل وحصلوا على السطور الصحيحة، بدأوا يعتقدون أنهم يستطيعون فعل ذلك بالفعل". وقد نشرت الدراسة اليوم في مجلة الطبيعة.

تخزين قصير

هذه التقنية هي مجرد واحدة من العديد محاولة تحويل الحمض النووي إلى بديل مستدام إلى التقليدية، خيارات التخزين الإلكترونية والتي لا يمكنها مواكبة إنتاج البيانات المتزايد في العالم. يقول نيكولاس جيز، عالم الفيزياء في معهد أبحاث جورجيا للتكنولوجيا في أتلانتا: "لقد وصلنا إلى الحدود المادية". "ونقوم باستمرار بتوليد المزيد من البيانات."

إن القدرة التخزينية الهائلة للحمض النووي تجعله بديلاً جذابًا. علاوة على ذلك، يمكن يمكن أن يستمر الحمض النووي، عند حمايته من الرطوبة والأشعة فوق البنفسجية، لمئات الآلاف من السنين. في المقابل، يجب استبدال محركات الأقراص الثابتة الإلكترونية كل بضع سنوات وإلا ستتلف البيانات.

الطريقة الأكثر وضوحًا لتخزين المعلومات في الحمض النووي هي إدخال البيانات في تسلسل الحمض النووي، وهي عملية تتطلب تصنيع شريط من الحمض النووي من الصفر. يوضح ألبرت كيونج، عالِم الأحياء الاصطناعية بجامعة ولاية كارولينا الشمالية في رالي، أن هذا النهج بطيء، وأكثر تكلفة بكثير من تخزين البيانات الإلكترونية.

ولتطوير طريقة أرخص وأسرع، لجأت تشيان وزملاؤها إليها "Epigenome" - مجموعة متنوعة من الجزيئات التي تستخدمها الخلايا للتحكم في نشاط الجينات دون تعديل تسلسل الحمض النووي نفسه. على سبيل المثال يمكن تتم إضافة ما يسمى بمجموعات الميثيل إلى الحمض النووي أو إزالتها منه لتغيير وظيفتها.

طورت تشيان وزملاؤها نظامًا يمكن من خلاله إضافة سلسلة من "لبنات بناء" الحمض النووي القصيرة الجاهزة - مع أو بدون مجموعات الميثيل - إلى وعاء التفاعل لتشكيل شريط DNA المتنامي بالرمز الثنائي الصحيح. ولاسترجاع البيانات استخدم الباحثون تقنية تسلسل الحمض النووي والتي يمكنها اكتشاف مجموعات الميثيل على طول شريط الحمض النووي. يمكن تفسير النتائج على أنها رمز ثنائي، حيث يقابل وجود مجموعة الميثيل 1 والغياب يقابل 0.

صورة الباندا في الحمض النووي

ونظرًا لأن هذه التقنية تستخدم أجزاء من الحمض النووي مُعدة مسبقًا، فيمكن تحسينها بشكل أكبر لتمكين الإنتاج الضخم، كما يقول كيونج. وهذا من شأنه أن يجعله أرخص بكثير من تصنيع شريط DNA مصمم خصيصًا لكل جزء من المعلومات المراد تخزينه. يقول كيونج إن الخطوة التالية ستكون معرفة مدى قدرة النظام على التكيف مع مجموعات البيانات الكبيرة.

وكخطوة في هذا الاتجاه، قامت تشيان وزملاؤها بترميز وقراءة التعليمات لإنشاء صورة لنمر من أسرة هان في الصين القديمة وصورة ملونة لباندا في المساحات الخضراء المورقة. تم تشفير الصور بما يقرب من 270.000 1 و0 أو "بت".

وفي الوقت الحالي، يحتاج هذا المجال إلى خفض التكاليف قبل أن يتمكن من التنافس مع تخزين البيانات الإلكترونية، كما يقول جيز. ويقول: "لا يزال أمام تخزين الحمض النووي طريق طويل قبل أن يصبح ذا أهمية تجارية". "ولكن هناك حاجة إلى التكنولوجيا التخريبية."

1. تشانغ، C. وآخرون. طبيعة 634، 824-832 (2024).

   شرط
   جوجل الباحث العلمي

تحميل المراجع