A DNS az adatokat bitben tárolja az epigenetikus frissítés után

A DNS az adatokat bitben tárolja az epigenetikus frissítés után

A DNS évezredek óta működik Az emberiség preferált adattárolóhelye - Kemény és kompakt, annyira információs sűrű, hogy egy gramm elegendő adat 10 millió órás nagy felbontáshoz videó megtakaríthat.

De mindig van fejlesztési lehetőség.

Egy új módszer lehetővé teszi az információk DNS -ben történő tárolását bináris kódként - ugyanazok a 0 -os és 1 -ek, amelyeket a hagyományos számítógépek használnak. Ez a módszer egy nap olcsóbb és gyorsabb lehet, mint az információk kódolása a DNS -t alkotó építőelemek sorrendjében, amelyet jelenleg a sejtek használnak, és a legtöbb erőfeszítés erre A mesterségesen generált adatok tárolása megfelel az alkalmazott módszernek.

A módszer annyira egyszerű, hogy a különböző területek 60 önkéntese képes volt arra használni, hogy megmentse a választott szöveget. Sokan eredetileg nem hitték, hogy a technika működni fog - mondja Long Qian, a pekingi pekingi egyetem számítási szintetikus biológusa és a tanulmány szerzője 1, amely leírja a technológiát.

"Miután meglátták a szekvenciát, és visszakapták a megfelelő vonalakat, elkezdték azt hinni, hogy valóban meg tudják csinálni" - magyarázza. A tanulmányt ma a természetben tették közzé.

Rövid tárolás

Ez a technika csak egy a sok közül Megpróbálja a DNS fenntartható alternatívává változtatni a hagyományos, elektronikus tárolási lehetőségek Ez nem tud lépést tartani a világ növekvő adattermelésével. „A fizikai korlátokat érjük el” - mondja Nicholas Guise, az atlanta Georgia Tech Kutatóintézet fizikus. "És folyamatosan több adatot generálunk."

A DNS óriási tárolási kapacitása vonzó alternatívává teszi. Ezenkívül Can A DNS, ha védik a nedvességet és az ultraibolya fényt, több százezer évig tarthat - Ezzel szemben az elektronikus merevlemezeket néhány évente ki kell cserélni, vagy az adatok megsérülnek.

Az információk DNS -ben történő tárolásának legszembetűnőbb módja az adatok beillesztése a DNS -szekvenciába, egy olyan folyamathoz, amely megköveteli a DNS szálhoz, hogy a semmiből szintetizálódjanak. Ez a megközelítés lassú, és sok nagyságrendű drágább, mint az elektronikus adattárolás - magyarázza Albert Keung, a Raleigh -i Észak -Karolina Állami Egyetem szintetikus biológusa.

Olcsóbb, gyorsabb módon fejleszteni Qian és kollégái felé fordultak „Epigenome” - különféle molekulák, amelyeket a sejtek használnak a génaktivitás szabályozására, magának a DNS -szekvencia módosítása nélkül. Például lehet Az úgynevezett metilcsoportokat hozzáadják vagy eltávolítják a DNS-től hogy megváltoztassák funkciójukat.

Qian és kollégái kifejlesztettek egy olyan rendszert, amelyben rövid, előre gyártott DNS "építőelemek" - metilcsoportokkal vagy anélkül - hozzáadhatók egy reakcióedényhez, hogy a megfelelő bináris kóddal növekvő DNS -szál képződjön. Az adatok letöltéséhez a kutatók használják DNS -szekvenálási technika, amely képes kimutatni a metilcsoportokat a DNS szál mentén. Az eredményeket bináris kódként lehet értelmezni, ahol a metilcsoport jelenléte 1 -nek felel meg, és a hiány 0 -nak felel meg.

Panda portré a DNS -ben

Mivel a technika előre elkészített DNS-fragmenseket használ, tovább optimalizálható a tömegtermelés lehetővé tétele érdekében-mondja Keung. Ez sokkal olcsóbbá tenné, mint a testreszabott DNS-szál szintetizálása minden tárolandó információt. A következő lépés, Keung szerint, az lesz, hogy megnézze, mennyire jól lépnek fel a rendszer a nagy adatkészletek befogadására.

Ebben az irányba lépésként Qian és kollégái kódolták és elolvasták az utasításokat, hogy egy tigris képet hozzanak létre az ókori Kínában a Han -dinasztiaból, valamint a buja növényzetben lévő panda színes képét. A képeket közel 270 000 1 és 0s, vagy „bit” kódolták.

Jelenleg a mezőnek csökkentenie kell a költségeket, mielőtt versenyezhetne az elektronikus adattárolással - mondja Guise. "A DNS -tárolásnak még hosszú utat kell megtennie, mielőtt kereskedelmi szempontból releváns lehet" - mondja. "De szükség van a zavaró technológiára."

1. Zhang, C. et al. Nature 634, 824–832 (2024).

   Cikk
   Google Tudós

Töltse le a referenciákat