DNK pohranjuje podatke u bitovima nakon epigenetske nadogradnje

DNK pohranjuje podatke u bitovima nakon epigenetske nadogradnje

DNK postoji tisućama godina čovječanstvo preferira pohranu podataka. Čvrst i kompaktan, toliko je bogat informacijama da je jedan gram dovoljan za 10 milijuna sati visoke rezolucije video može spasiti.

Ali uvijek ima mjesta za napredak.

Nova metoda sada omogućuje pohranjivanje informacija u DNK kao binarnog koda - istih 0 i 1 koje koriste konvencionalna računala. Ova bi metoda jednog dana mogla biti jeftinija i brža od kodiranja informacija u slijedu građevnih blokova koji čine DNK, a koji trenutačno koriste stanice i većina napora za to Pohranjivanje umjetno generiranih podataka odgovara korištenoj metodi.

Metoda je toliko jednostavna da ju je 60 volontera iz različitih područja moglo koristiti za spremanje teksta po vlastitom izboru. Mnogi od njih u početku nisu vjerovali da će tehnika funkcionirati, kaže Long Qian, računalni sintetski biolog sa Sveučilišta Peking u Pekingu i autor studije 1, koji opisuje tehnologiju.

“Kada su vidjeli slijed i vratili ispravne retke, počeli su vjerovati da to doista mogu učiniti”, objašnjava ona. Studija je objavljena danas u časopisu Nature.

Kratko skladištenje

Ova tehnika samo je jedna od mnogih Pokušavamo DNK pretvoriti u održivu alternativu tradicionalnom, mogućnosti elektroničke pohrane koji ne mogu držati korak sa sve većom proizvodnjom podataka u svijetu. “Dosegnuli smo fizičke granice”, kaže Nicholas Guise, fizičar s Georgia Tech Research Institute u Atlanti. "I stalno stvaramo nove podatke."

Ogroman kapacitet pohranjivanja DNK čini je privlačnom alternativom. Nadalje, može DNK, kada je zaštićena od vlage i ultraljubičastog svjetla, može trajati stotinama tisuća godina. Nasuprot tome, elektroničke tvrde diskove potrebno je mijenjati svakih nekoliko godina ili se podaci oštećuju.

Najočitiji način pohranjivanja informacija u DNK je umetanje podataka u sekvencu DNK, proces koji zahtijeva da se lanac DNK sintetizira od nule. Ovaj pristup je spor i mnogo je skuplji od elektroničke pohrane podataka, objašnjava Albert Keung, sintetički biolog na Državnom sveučilištu Sjeverne Karoline u Raleighu.

Kako bi razvili jeftiniji, brži način, Qian i njezini kolege okrenuli su se tome “Epigenom” – niz molekula koje stanice koriste za kontrolu aktivnosti gena, bez modificiranja same sekvence DNK. Na primjer može takozvane metilne skupine se dodaju ili uklanjaju iz DNA promijeniti njihovu funkciju.

Qian i njezini kolege razvili su sustav u kojem se niz kratkih, gotovih "građevnih blokova" DNK - sa ili bez metilnih skupina - može dodati u reakcijsku posudu kako bi se formirao rastući lanac DNK s ispravnim binarnim kodom. Kako bi dohvatili podatke, istraživači koriste tehnika sekvenciranja DNK, koji može otkriti metilne skupine duž DNA lanca. Rezultati se mogu interpretirati kao binarni kod, gdje prisutnost metilne skupine odgovara 1, a odsutnost odgovara 0.

Portret pande u DNK

Budući da tehnika koristi unaprijed izrađene fragmente DNK, mogla bi se dodatno optimizirati kako bi se omogućila masovna proizvodnja, kaže Keung. To bi ga učinilo puno jeftinijim od sintetiziranja posebno napravljenog lanca DNK za svaki bit informacije koji se pohranjuje. Sljedeći korak, kaže Keung, bit će vidjeti koliko se sustav dobro skalira kako bi prihvatio velike skupove podataka.

Kao korak u tom smjeru, Qian i njezini kolege kodirali su i pročitali upute za stvaranje slike tigra iz dinastije Han u drevnoj Kini i slike pande u boji u bujnom zelenilu. Slike su bile kodirane u gotovo 270.000 1s i 0s, ili "bitova".

Za sada ovo područje treba smanjiti troškove prije nego što se može natjecati s elektroničkom pohranom podataka, kaže Guise. “Pohranjivanje DNK još mora prijeći dug put prije nego postane komercijalno relevantno”, kaže on. "Ali postoji potreba za disruptivnom tehnologijom."

1. Zhang, C. i sur. Nature 634, 824-832 (2024).

   Članak
   Google znalac

Preuzmite reference