Suche
Mein Konto
DNK pohranjuje podatke u bitove nakon epigenetske nadogradnje
Novi postupak omogućuje korištenje DNK kao binarno pohranu. Istraživači sa Sveučilišta Peking pokazuju kako epigenetske promjene mogu učinkovito pohraniti podatke.
DNK pohranjuje podatke u bitove nakon epigenetske nadogradnje
DNK postoji već tisućama godina Preferirano skladištenje podataka čovječanstva. Čvrsto i kompaktno, toliko je gusta informacija da je jedan gram dovoljno podataka za 10 milijuna sati visoke rezolucije video mogu uštedjeti.
Ali uvijek ima prostora za napredak.
Nova metoda sada omogućuje pohranjivanje podataka u DNK kao binarni kod - istih 0 i 1 koji koriste konvencionalna računala. Ova bi metoda jednog dana mogla biti jeftinija i brže od kodiranja informacija u nizu građevnih blokova koji čine DNK, koje trenutno koriste stanice i većina napora za to Pohranjivanje umjetno generiranih podataka odgovara korištenoj metodi.
Metoda je tako jednostavna da su je 60 volontera iz različitih polja uspjeli koristiti za spremanje teksta po svom izboru. Mnogi od njih u početku nisu vjerovali da će tehnika uspjeti, kaže Long Qian, računski sintetički biolog na Sveučilištu Peking u Pekingu i autor studije 1, koja opisuje tehnologiju.
"Jednom kada su vidjeli niz i vratili ispravne crte, počeli su vjerovati da to zapravo mogu učiniti", objašnjava ona. Studija je objavljena danas u prirodi.
Kratka pohrana
Ova je tehnika samo jedna od mnogih Pokušavajući pretvoriti DNK u održivu alternativu na tradicionalno, Elektroničke mogućnosti skladištenja To ne može biti korak sa sve većom proizvodnjom podataka u svijetu. "Dostižemo fizičke granice", kaže Nicholas Guise, fizičar na Georgia Tech Research Institute u Atlanti. "I stalno generiramo više podataka."
Ogromni kapacitet za skladištenje DNK čini ga atraktivnom alternativom. Nadalje, može DNK, kada je zaštićen od vlage i ultraljubičastog svjetla, može trajati stotine tisuća godina. Suprotno tome, elektroničke tvrde diskove treba zamijeniti svakih nekoliko godina ili se podaci pokvare.
Najočitiji način pohranjivanja informacija u DNK je umetanje podataka u DNK slijed, postupak koji zahtijeva da se niz DNK sintetizira ispočetka. Ovaj je pristup spor i mnoge redove veličine skuplji od elektroničkog skladištenja podataka, objašnjava Albert Keung, sintetički biolog sa Državnog sveučilišta Sjeverna Karolina u Raleighu.
Da bi razvili jeftiniji, brži način, Qian i njezine kolege su se okrenuli "Epigenom" - razne molekule koje stanice koriste za kontrolu aktivnosti gena, bez izmjene same DNK sekvence. Na primjer može Takozvane metilne skupine dodaju se ili uklanjaju iz DNK da promijene njihovu funkciju.
Qian i njezini kolege razvili su sustav u kojem bi se u reakcijsku posudu mogao dodati niz kratkih, montažnih DNK "građevnih blokova" - sa ili bez metilnih skupina - kako bi se stvorio rastući dna s ispravnim binarnim kodom. Za preuzimanje podataka, istraživači koriste Tehnika sekvenciranja DNK, što može otkriti metilne skupine duž DNA niti. Rezultati se mogu protumačiti kao binarni kod, gdje prisutnost metilne skupine odgovara 1, a odsutnost odgovara 0.
Panda portret u DNK
Budući da tehnika koristi unaprijed napravljene fragmente DNK, mogla bi se dalje optimizirati kako bi se omogućila masovna proizvodnja, kaže Keung. To bi učinilo mnogo jeftinijim od sintetiziranja prilagođenog niza DNK za svaki dio informacija koje se mogu pohraniti. Sljedeći korak, kaže Keung, bit će vidjeti koliko se sustav skalira kako bi se prilagodio velikim skupovima podataka.
Kao korak u tom smjeru, Qian i njezini kolege kodirali su i pročitali upute kako bi stvorili sliku tigra iz dinastije Han u drevnoj Kini i obojenu sliku pande u bujnom zelenilu. Slike su kodirane u gotovo 270 000 1 i 0, ili "bitovi".
Za sada, polje mora smanjiti troškove prije nego što se može natjecati s elektroničkim pohranama podataka, kaže Guise. "DNK skladištenje još uvijek ima dug put prije nego što može postati komercijalno relevantno", kaže on. "Ali postoji potreba za ometanjem tehnologije."
-
Zhang, C. i sur. Priroda 634, 824–832 (2024).