DNA salvestab andmed BITS -is pärast epigeneetilist versiooni

DNA salvestab andmed BITS -is pärast epigeneetilist versiooni

DNA on olnud tuhandeid aastaid Inimkonna eelistatud andmesalvestusvõimalus. Karm ja kompaktne, see on nii tihe, et ühe grammiga on piisavalt andmeid 10 miljoni tunni kõrge eraldusvõime kohta video saab salvestada.

Kuid alati on arenguruumi.

Uue meetod võimaldab nüüd teavet DNA -s binaarkoodina salvestada - samad 0 ja 1 -d, mida kasutavad tavalised arvutid. See meetod võib ühel päeval olla odavam ja kiirem kui teabe kodeerimine DNA -d moodustavate ehitusplokkide järjestuses, mida praegu rakud kasutavad, ja enamik jõupingutusi selleks Kunstlikult loodud andmete salvestamine vastab kasutatud meetodile.

Meetod on nii lihtne, et 60 erinevate väljade vabatahtlikku said seda kasutada oma valitud teksti salvestamiseks. Paljud neist ei uskunud, et tehnika töötab, ütles Pekingi Pekingi ülikooli arvutuslik sünteetiline bioloog Long Qian ja uuringu autor 1, mis kirjeldab tehnoloogiat.

"Kui nad jada nägid ja õiged jooned tagasi said, hakkasid nad uskuma, et nad saavad seda tegelikult teha," selgitab naine. Uuring avaldati täna looduses.

Lühike salvestusruum

See tehnika on vaid üks paljudest Üritab muuta DNA jätkusuutlikuks alternatiiviks traditsioonilisele, elektroonilised salvestusvalikud See ei saa sammu pidada maailma kasvava andmete tootmisega. "Me jõuame füüsiliste piirideni," ütleb Nicholas Guise, Atlanta Georgia Techi teadusinstituudi füüsik. "Ja me genereerime pidevalt rohkem andmeid."

DNA tohutu ladustamisvõime muudab selle atraktiivseks alternatiiviks. Lisaks saab Niiskuse ja ultraviolettvalguse eest kaitstud DNA võib kesta sadu tuhandeid aastaid. Seevastu elektroonilised kõvakettad tuleb asendada iga paari aasta tagant või andmed rikutakse.

Kõige ilmsem viis teabe DNA -s salvestamiseks on andmete sisestamine DNA järjestusesse - protsess, mis nõuab DNA ahela sünteesitamist nullist. See lähenemisviis on aeglane ja palju suurusjärku kallimad kui elektrooniline andmesalvestus, selgitab Raleighis asuva Põhja -Carolina osariigi ülikooli sünteetilist bioloogi Albert Keung.

Kiirema ja kiiremini arendamiseks pöördusid Qian ja tema kolleegid selle poole “Epigenoom” - mitmesuguseid molekule, mida rakud geeni aktiivsuse kontrollimiseks kasutavad, ilma DNA järjestust ennast muutmata. Näiteks saab Nn metüülrühmad lisatakse DNA-le või eemaldatakse sellest nende funktsiooni muutmiseks.

Qian ja tema kolleegid töötasid välja süsteemi, kus reaktsioonianumale võiks lisada lühikese, kokkupandatud DNA "ehitusplokkide" - koos metüülrühmadega või ilma -, et moodustada kasvav DNA ahela õige binaarkoodiga. Andmete hankimiseks kasutavad teadlased DNA järjestamise tehnika, mis suudab tuvastada metüülrühmi piki DNA ahelat. Tulemusi saab tõlgendada kui binaarset koodi, kus metüülrühma olemasolu vastab 1 ja puudumine vastab 0 -le.

Panda portree DNA -s

Kuna tehnika kasutab eelnevalt tehtud DNA fragmente, saab seda masstootmise võimaldamiseks veelgi optimeerida, ütles Keung. See muudaks selle palju odavamaks kui iga salvestatava teabe jaoks kohandatud DNA-ahela süntees. Keung ütleb, et järgmine samm on näha, kui hästi süsteem ulatub suurte andmekogumite mahutamiseks.

Selles suunas sammina kodeerisid Qian ja tema kolleegid ja lugesid juhiseid iidse Hiina Hani dünastiast pärit tiigri pilti loomiseks ja värviline pilt pandast lopsakas roheluses. Pildid kodeeriti ligi 270 000 1 ja 0s ehk “bitti”.

Praegu peab väli vähendama kulusid enne, kui see saab konkureerida elektrooniliste andmete salvestamise, väidab Guise. "DNA ladustamisel on veel pikk tee minna, enne kui see võib muutuda äriliselt asjakohaseks," ütleb ta. "Kuid on vaja häirivat tehnoloogiat."

1. Zhang, C. jt. Loodus 634, 824–832 (2024).

   Artikkel
   Google Scholar

Laadige alla viited