Digital THink Tank (DTT)

Stocarea cu succes a informațiilor digitale în ADN-ul unui organism viu

Hard diskurile și alte sisteme de stocare a datelor stochează astăzi cantități uriașe de informații. Cu toate acestea, la fel ca benzile magnetice sau dischetele din trecut, aceste dispozitive pot deveni depășite în timp și vom pierde accesul la datele pe care le colectăm pe ele. De aceea oamenii de știință au dezvoltat o metodă de conversie a datelor în ADN-ul pentru a înregistra un organism viu. Acest tip de "de stocare în masă„probabil nu va deveni învechit în viitorul previzibil.

Seth Shipman de la Universitatea din California din San Francisco, care nu a fost implicat în lucrare, a lăudat performanța colegilor săi de la Universitatea Columbia, dar subliniază că va trece mult timp până când astfel de sisteme vor găsi aplicații practice.

Sursa imaginii: Pixabay

Mai multe detalii găsiți în Natură. (https://www.nature.com/articles/s41589-020-00711-4)


Oamenii de știință nu au vorbit doar despre ieri despre stocarea datelor în ADN. Acidul dezoxiribonucleic este un mediu foarte atractiv. Permite ca datele să fie ambalate de peste 1000 de ori mai dens decât pe cele mai puternice hard disk-uri, ceea ce înseamnă că ați putea stoca 10 filme într-un spațiu de mărimea unui bob de sare. Deoarece ADN-ul este, de asemenea, un element central al sistemelor biologice, este de așteptat ca tehnologiile de scriere și citire a datelor să devină mai ieftine și mai perfecte în timp.

Până acum, pentru a scrie date în ADN, oamenii de știință au folosit o secvență de unii și zerouri în combinații de Perechi de baze ADN apoi datele sunt codificate în ADN. Cu toate acestea, deoarece precizia sintezei ADN scade odată cu lungimea, ADN-ul cu o lungime de 200-300 de perechi de baze este sintetizat. Fiecare dintre aceste fragmente primește un identificator unic, astfel încât să se știe unde se află anumite date. Aceasta este o metodă foarte scumpă. Stocarea a 3.500 megabit de informații costă până la 1 USD, iar flacoanele cu ADN se pot degrada în timp.



De aceea oamenii de știință încearcă să înregistreze date în ADN-ul organismelor vii care transmit informații între generații. În 2017, echipa lui Harris Wang de la Universitatea Columbia a profitat de Tehnologia CRISPRpentru a detecta semnale biologice precum prezența fructozei. Când cercetătorii au adăugat fructoză la celulele E. coli, expresia genelor la niveluri extracromozomiale a crescut Molecule de ADN, așa-numitele plasmide.

Apoi, componentele care apără bacteria împotriva virușilor tăie plasmida cu o expresie genică prea mare, iar o parte din aceasta a intrat într-o anumită parte a bacteriei ADN-ulcare își amintește atacurile virale. Această piesă suplimentară a reprezentat un „1” digital. Dacă semnalul de fructoză nu era prezent, aveam de-a face cu un „0” digital.

Deoarece doar câțiva biți de date ar putea fi salvați în acest fel, Wang și colegii săi au înlocuit acum sistemul pe bază de fructoză cu unul electric. Au modificat bacteria E. coli în așa fel încât expresia plasmidelor a crescut ca răspuns la o tensiune electrică aplicată. În acest fel, ar putea codifica electric până la 72 de biți de date în ADN-ul bacterian și mesajul „Bună ziua lume!” scrie. Oamenii de știință au arătat, de asemenea, că ar putea adăuga E. coli la un amestec standard de microorganisme din sol și apoi secvența întregul lucru pentru a citi mesajul codificat.

Wang subliniază că acesta este doar începutul cercetării. Nu intenționăm să concurăm cu sistemele actuale de stocare a datelor. Oamenii de știință au mult de lucru. De exemplu, trebuie să găsească o modalitate de a proteja informațiile de degradarea cauzată de mutațiile bacteriilor în timpul diviziunii celulare.