DNR kaupia duomenis bitais po epigenetinio atnaujinimo

DNR kaupia duomenis bitais po epigenetinio atnaujinimo

DNR gyvuoja tūkstančius metų žmonijos pageidaujama duomenų saugojimo galimybė. Sunkus ir kompaktiškas, tai yra tokia tanki, kad vienam gramui yra pakankamai duomenų 10 milijonų valandų didelės skiriamosios gebos vaizdo įrašas Gali taupyti.

Tačiau visada yra galimybių tobulėti.

Naujas metodas dabar leidžia saugoti informaciją DNR kaip dvejetainį kodą - tą patį 0 ir 1, kuriuos naudoja įprasti kompiuteriai. Šis metodas vieną dieną gali būti pigesnis ir greitesnis nei koduoti informaciją statybinių blokų, sudarančių DNR, seka, kurią šiuo metu naudoja ląstelės, ir daugiausiai pastangų tai padaryti Dirbtinai sugeneruotų duomenų saugojimas atitinka naudojamą metodą.

Šis metodas yra toks paprastas, kad 60 savanorių iš skirtingų laukų galėjo jį naudoti norėdami išsaugoti pasirinktą tekstą. Daugelis jų iš pradžių netikėjo, kad technika veiks, sako Long Qian, skaičiavimo sintetinis biologas Pekino universitete Pekine ir tyrimo autorius 1, tai apibūdina technologiją.

„Pamatę seką ir sugrąžino teisingas linijas, jie pradėjo tikėti, kad iš tikrųjų gali tai padaryti“, - aiškina ji. Tyrimas buvo paskelbtas šiandien gamtoje.

Trumpas saugojimas

Ši technika yra tik viena iš daugelio Bandymas paversti DNR tvarią alternatyvą į tradicinį, Elektroninės saugojimo parinktys Tai negali neatsilikti nuo didėjančios pasaulyje duomenų kūrimo. „Mes pasiekiame fizines ribas“, - sako Nicholas Guise, Atlanto „Georgia Tech“ tyrimų instituto fizikas. „Ir mes nuolat generuojame daugiau duomenų“.

Dėl didžiulės DNR saugojimo talpos ji tampa patrauklia alternatyva. Be to, gali DNR, apsaugota nuo drėgmės ir ultravioletinės šviesos, gali trukti šimtus tūkstančių metų. Priešingai, elektroninius kietuosius diskus reikia pakeisti kas kelerius metus arba duomenys tampa sugadinti.

Akivaizdžiausias būdas saugoti informaciją DNR yra įterpti duomenis į DNR seką - procesą, kurio metu reikia sintetinti DNR sruogą nuo nulio. Šis požiūris yra lėtas ir daugelis dydžių brangesnių nei elektroninių duomenų saugojimas, aiškina Albertas Keungas, sintetinis biologas Šiaurės Karolinos valstijos universitete Raleigh mieste.

Norėdami sukurti pigesnį, greitesnį kelią, Qian ir jos kolegos kreipėsi į tai „Epigenomas“ - įvairios molekulės, kurias ląstelės naudoja genų aktyvumui kontroliuoti, nekeisdami pačios DNR sekos. Pavyzdžiui Vadinamosios metilo grupės pridedamos arba pašalinamos iš DNR pakeisti jų funkciją.

Qian ir jos kolegos sukūrė sistemą, kurioje į reakcijos indą galima pridėti daugybę trumpų, surenkamų DNR „statybinių blokų“ - su metilo grupėmis arba be jų, kad būtų suformuota auganti DNR grandinė su teisingu dvejetainiu kodu. Norėdami gauti duomenis, tyrėjai naudoja DNR sekos nustatymo technika, kuris gali aptikti metilo grupes išilgai DNR grandinės. Rezultatai gali būti aiškinami kaip dvejetainis kodas, kai metilo grupės buvimas atitinka 1, o nebuvimas atitinka 0.

Panda portretas DNR

Kadangi šioje technikoje naudojami iš anksto paruošti DNR fragmentai, ji gali būti dar optimizuota, kad būtų galima masiškai gaminti, sako Keungas. Tai padarytų jį daug pigiau nei sintetinti pritaikytą DNR sruogą už kiekvieną saugomos informacijos bitą. Kitas žingsnis, pasak Keungo, bus pamatyti, kaip gerai sistemos skalės, kad būtų galima pritaikyti didelius duomenų rinkinius.

Žingsnis šia linkme Qian ir jos kolegos užkodavo ir perskaitė instrukcijas, kaip sukurti tigro iš Han dinastijos įvaizdį senovės Kinijoje ir spalvotą pandos vaizdą vešlioje žalumoje. Vaizdai buvo užkoduoti beveik 270 000 1 ir 0 arba „bitų“.

Šiuo metu laukas turi sumažinti išlaidas, kad galėtų konkuruoti su elektroniniu duomenų saugojimu, sako Guise. „DNR saugykla dar turi nueiti ilgą kelią, kol ji gali tapti komerciškai aktuali“, - sako jis. „Tačiau reikia trikdančių technologijų“.

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

   Straipsnis
   „Google Scholar“

Atsisiųskite nuorodas