Успешное хранение цифровой информации в ДНК живого организма
Жесткие диски и другие системы хранения данных сегодня хранят огромные объемы информации. Однако, как и магнитные ленты или гибкие диски в прошлом, эти устройства могут со временем устареть, и мы потеряем доступ к данным, которые мы собираем на них. Вот почему ученые разработали метод преобразования данных в ДНК для записи живого организма. Этот вид "запоминающее", вероятно, не устареет в обозримом будущем.
Сет Шипман из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, который не принимал участия в работе, похвалил работу своих коллег из Колумбийского университета, но отметил, что пройдет еще много времени, прежде чем такие системы найдут практическое применение.
Источник изображения: Pixabay
Более подробную информацию можно найти в природа, (https://www.nature.com/articles/s41589-020-00711-4)
Со вчерашнего дня ученые не только говорили о хранении данных в ДНК. Дезоксирибонуклеиновая кислота очень привлекательная среда. Это позволяет упаковывать данные более чем в 1000 раз плотнее, чем на самых мощных жестких дисках, а это означает, что вы можете хранить 10 фильмов в пространстве размером с крупицу соли. Поскольку ДНК также является центральным элементом биологических систем, следует ожидать, что технологии записи и чтения данных со временем станут дешевле и совершеннее.
До сих пор для записи данных в ДНК ученые использовали последовательность единиц и нулей в комбинациях Пары оснований ДНК затем данные кодируются в ДНК. Однако, поскольку точность синтеза ДНК снижается с увеличением длины, синтезируется ДНК длиной 200-300 пар оснований. Каждому из этих фрагментов присваивается уникальный идентификатор, поэтому известно, где находятся определенные данные. Это очень дорогой метод. Хранение 3.500 мегабита информации стоит до 1 долларов, а флаконы с ДНК со временем могут ухудшиться.
Вот почему ученые пытаются записывать данные в ДНК живых организмов, которые передают информацию из поколения в поколение. В 2017 году команда Харриса Ванга из Колумбийского университета воспользовалась преимуществами Технология CRISPRдля обнаружения биологических сигналов, таких как присутствие фруктозы. Когда исследователи добавили фруктозу в клетки E. coli, экспрессия генов на внехромосомных уровнях увеличилась. Молекулы ДНК, так называемые плазмиды.
Затем компоненты, которые защищают бактерию от вирусов, разрезают плазмиду со слишком высокой экспрессией генов, и часть ее попадает в определенную часть бактериального ДНКчто помнит вирусные атаки. Этот дополнительный кусок представлял собой цифровую 1. Если сигнал фруктозы отсутствовал, мы имели дело с цифровым «0».
Поскольку таким образом можно было сохранить лишь несколько битов данных, Ван и его коллеги заменили систему на основе фруктозы на электрическую. Они модифицировали бактерию E. coli таким образом, что экспрессия плазмид увеличивалась в ответ на приложенное электрическое напряжение. Таким образом они могли электрически кодировать до 72 бит данных в бактериальной ДНК и сообщение «Hello world!» записывать. Ученые также показали, что они могут добавить кишечную палочку к стандартной смеси почвенных микроорганизмов, а затем упорядочить все это, чтобы прочитать закодированное сообщение.
Ван подчеркивает, что это только начало исследования. Мы не собираемся конкурировать с существующими системами хранения данных. У ученых есть над чем поработать. Например, им нужно найти способ защитить информацию от деградации, вызванной мутациями в бактериях во время деления клеток.