Suche
Mein Konto
A DNS az epigenetikai frissítés után bitekben tárolja az adatokat
Egy új eljárás lehetővé teszi a DNS bináris tárolóként való használatát. A Pekingi Egyetem kutatói kimutatták, hogy az epigenetikai változások hogyan képesek hatékonyan tárolni az adatokat.
A DNS az epigenetikai frissítés után bitekben tárolja az adatokat
A DNS évezredek óta létezik az emberiség preferált adattárolója. Masszív és kompakt, annyira információsűrű, hogy egy gramm adat elegendő 10 millió órányi nagy felbontáshoz videó tud menteni.
De mindig van hova fejlődni.
Egy új módszer most lehetővé teszi az információk DNS-ben való tárolását bináris kódként – ugyanazok a 0-k és 1-ek, mint a hagyományos számítógépek. Ez a módszer egy napon olcsóbb és gyorsabb lehet, mint az információ kódolása a DNS-t alkotó építőelemek szekvenciájába, amelyet jelenleg a sejtek használnak, és a legtöbb erőfeszítést tesznek erre. Mesterségesen előállított adatok tárolása megfelel az alkalmazott módszernek.
A módszer annyira egyszerű, hogy 60 különböző területről érkező önkéntes tudta elmenteni az általa választott szöveget. Sokan közülük kezdetben nem hitték, hogy a technika működni fog – mondja Long Qian, a pekingi Pekingi Egyetem számítógépes szintetikus biológusa és a tanulmány szerzője. 1, amely leírja a technológiát.
„Amikor látták a sorozatot, és visszakapták a megfelelő sorokat, elkezdték azt hinni, hogy valóban meg tudják csinálni” – magyarázza. A tanulmány ma jelent meg a Nature-ben.
Rövid tárolás
Ez a technika csak egy a sok közül Próbáljuk a DNS-t fenntartható alternatívává alakítani hagyományosnak, elektronikus tárolási lehetőségek amely nem tud lépést tartani a világ növekvő adattermelésével. „Elérjük a fizikai határokat” – mondja Nicholas Guise, az atlantai Georgia Tech Research Institute fizikusa. "És folyamatosan több adatot generálunk."
A DNS hatalmas tárolókapacitása vonzó alternatívává teszi. Továbbá lehet A DNS nedvességtől és ultraibolya fénytől védett állapotban akár több százezer évig is fennmaradhat. Ezzel szemben az elektronikus merevlemezeket néhány évente cserélni kell, különben az adatok megsérülnek.
A DNS-ben való információ tárolásának legkézenfekvőbb módja az adatok beillesztése a DNS-szekvenciába, ez a folyamat megköveteli, hogy egy DNS-szálat a semmiből szintetizáljanak. Ez a megközelítés lassú és sok nagyságrenddel drágább, mint az elektronikus adattárolás – magyarázza Albert Keung, a Raleigh-i North Carolina State University szintetikus biológusa.
Egy olcsóbb, gyorsabb módszer kidolgozása érdekében Qian és kollégái ehhez fordultak „Epigenom” – számos olyan molekula, amelyet a sejtek a génaktivitás szabályozására használnak, magának a DNS-szekvenciának a módosítása nélkül. Például lehet úgynevezett metilcsoportokat adnak a DNS-hez vagy távolítanak el onnan funkciójuk megváltoztatására.
Qian és munkatársai egy olyan rendszert fejlesztettek ki, amelyben egy sor rövid, előre gyártott DNS "építőelemet" - metilcsoportokkal vagy anélkül - hozzáadhattak egy reakcióedényhez, hogy a megfelelő bináris kóddal növekvő DNS-szálat képezzenek. Az adatok lekéréséhez a kutatók használják DNS szekvenálási technika, amely képes kimutatni a metilcsoportokat a DNS-szál mentén. Az eredmények bináris kódként értelmezhetők, ahol a metilcsoport jelenléte 1-nek, a hiánya pedig 0-nak felel meg.
Panda portré a DNS-ben
Mivel a technika előre elkészített DNS-fragmenseket használ, tovább lehetne optimalizálni a tömeggyártás lehetővé tétele érdekében, mondja Keung. Ez sokkal olcsóbb lenne, mintha egy testre szabott DNS-szálat szintetizálnának minden egyes tárolandó információhoz. A következő lépés Keung szerint az lesz, hogy megnézzük, mennyire skálázható a rendszer a nagy adatkészletek befogadására.
Ebbe az irányba tett lépésként Qian és kollégái kódolták és elolvasták az utasításokat, hogy elkészítsék az ókori Kínában a Han-dinasztia korából származó tigris képét, valamint a buja növényzetben lévő panda színes képét. A képeket közel 270 000 1-es és 0-s, vagyis „bit”-ben kódolták.
Guise szerint a területnek egyelőre csökkentenie kell a költségeket, mielőtt versenyezhetne az elektronikus adattárolással. „A DNS-tárolásnak még hosszú utat kell megtennie ahhoz, hogy kereskedelmi szempontból relevánssá váljon” – mondja. "De szükség van bomlasztó technológiára."
-
Zhang, C. et al. Nature 634, 824–832 (2024).