ADN stochează date în biți după actualizarea epigenetică

ADN stochează date în biți după actualizarea epigenetică

ADN -ul este în jur de mii de ani Facilitatea de stocare a datelor preferată a umanității. Dur și compact, este atât de dens de informații, încât un gram este suficientă date pentru 10 milioane de ore de înaltă rezoluție video poate salva.

Dar este întotdeauna loc pentru îmbunătățiri.

O metodă nouă face acum posibilă stocarea informațiilor în ADN ca cod binar - aceleași 0s și 1s utilizate de computerele convenționale. Această metodă ar putea fi într -o zi mai ieftină și mai rapidă decât codificarea informațiilor în secvența blocurilor de construcție care alcătuiesc ADN, care este utilizat în prezent de celule și cele mai multe eforturi pentru a face acest lucru Stocarea datelor generate artificial corespunde metodei utilizate.

Metoda este atât de simplă încât 60 de voluntari din diferite domenii au putut să -l folosească pentru a salva textul ales. Mulți dintre ei inițial nu credeau că tehnica va funcționa, spune Long Qian, un biolog sintetic de calcul la Universitatea Peking din Beijing și un autor al studiului 1, care descrie tehnologia.

„Odată ce au văzut secvența și au primit liniile corecte, au început să creadă că ar putea să o facă”, explică ea. Studiul a fost publicat astăzi în Nature.

Depozitare scurtă

Această tehnică este doar una dintre multe Încercând să transforme ADN -ul într -o alternativă durabilă la tradițional, Opțiuni de stocare electronică Acest lucru nu poate ține pasul cu producția din ce în ce mai mare a datelor din lume. „Ajungem la limite fizice”, spune Nicholas Guise, fizician la Institutul de Cercetare Tehnologică din Georgia din Atlanta. „Și generăm constant mai multe date.”

Capacitatea de stocare enormă a ADN -ului îl face o alternativă atractivă. Mai mult, poate ADN -ul, atunci când este protejat de umiditate și lumină ultravioletă, poate dura sute de mii de ani. În schimb, hard disk -urile electronice trebuie înlocuite la fiecare câțiva ani sau datele devin corupte.

Cel mai evident mod de a stoca informațiile în ADN este de a insera datele în secvența ADN, un proces care necesită sintetizarea unei catene de ADN de la zero. Această abordare este lentă și multe ordine de mărime mai scumpe decât stocarea de date electronice, explică Albert Keung, biolog sintetic la Universitatea de Stat din Carolina de Nord din Raleigh.

Pentru a dezvolta un mod mai ieftin, mai rapid, Qian și colegii ei s -au îndreptat către el „Epigenom” - o varietate de molecule pe care celulele le folosesc pentru a controla activitatea genelor, fără a modifica secvența ADN în sine. De exemplu, poate așa-numitele grupări metilice sunt adăugate sau eliminate din ADN pentru a -și schimba funcția.

Qian și colegii săi au dezvoltat un sistem în care o serie de „blocuri de construcție” scurte, prefabricate - cu sau fără grupări metil - ar putea fi adăugate la un vas de reacție pentru a forma un fir de ADN în creștere cu codul binar corect. Pentru a prelua datele, cercetătorii folosesc o tehnică de secvențiere ADN, care poate detecta grupările metil de -a lungul catenei ADN. Rezultatele pot fi interpretate ca un cod binar, în care prezența unei grupe metil corespunde la 1, iar absența corespunde la 0.

Portret panda în ADN

Deoarece tehnica folosește fragmente de ADN pre-făcute, ar putea fi optimizată în continuare pentru a permite producția în masă, spune Keung. Acest lucru ar face mult mai ieftin decât sintetizarea unui fir de ADN personalizat pentru fiecare informație care trebuie stocată. Următorul pas, spune Keung, va fi să vedem cât de bine este cântatul sistemului pentru a găzdui seturi de date mari.

Ca un pas în această direcție, Qian și colegii ei au codificat și au citit instrucțiunile pentru a crea o imagine a unui tigru din dinastia Han din China antică și o imagine colorată a unui panda în verdeață luxuriantă. Imaginile au fost codificate în aproape 270.000 1s și 0s, sau „biți”.

Deocamdată, câmpul trebuie să reducă costurile înainte de a putea concura cu stocarea electronică a datelor, spune Guise. „Depozitarea ADN -ului mai are un drum lung de parcurs înainte de a putea deveni relevant din punct de vedere comercial”, spune el. „Dar este nevoie de o tehnologie perturbatoare.”

1. Zhang, C. și colab. Natura 634, 824–832 (2024).

   Articol
   Google Scholar

Descărcați referințe