DNK shranjuje podatke v bitih po epigenetski nadgradnji

DNK shranjuje podatke v bitih po epigenetski nadgradnji

DNK obstaja že tisoč let Humanist najprimernejši shranjevanje podatkov. Težko in kompaktno je tako gosto informacij, da je en gram dovolj podatkov za 10 milijonov ur visoke ločljivosti video lahko prihrani.

Toda vedno je prostora za izboljšave.

Nova metoda zdaj omogoča shranjevanje informacij v DNK kot binarno kodo - enaki 0 ​​in 1, ki jih uporabljajo običajni računalniki. Ta metoda bi lahko bila nekega dne cenejša in hitrejša od kodiranja informacij v zaporedju gradnikov, ki sestavljajo DNK, ki ga trenutno uporabljajo celice, in večina prizadevanj za to Shranjevanje umetno ustvarjenih podatkov ustreza uporabljeni metodi.

Metoda je tako preprosta, da jo je 60 prostovoljcev z različnih polj lahko uporabilo za shranjevanje besedila po svoji izbiri. Mnogi od njih sprva niso verjeli, da bo tehnika delovala, pravi Long Qian, računalniški sintetični biolog z univerze Peking v Pekingu in avtor študije 1, ki opisuje tehnologijo.

"Ko so zagledali zaporedje in dobili pravilne črte nazaj, so začeli verjeti, da lahko to dejansko storijo," pojasnjuje. Študija je bila objavljena danes v naravi.

Kratka shramba

Ta tehnika je le ena izmed mnogih Poskus pretvorbe DNK v trajnostno alternativo na tradicionalno, Možnosti elektronskega shranjevanja To ne more biti v koraku s svetovno vse večjo proizvodnjo podatkov. "Dosežemo fizične meje," pravi Nicholas Guise, fizik na raziskovalnem inštitutu Georgia Tech v Atlanti. "In nenehno ustvarjamo več podatkov."

Ogromna zmogljivost skladiščenja DNK je privlačna alternativa. Poleg tega lahko DNK, kadar je zaščiten pred vlago in ultravijolično svetlobo, lahko traja sto tisoč let. V nasprotju s tem je treba elektronske trde diske zamenjati vsakih nekaj let ali pa se podatki poškodujejo.

Najbolj očiten način za shranjevanje informacij v DNK je vstaviti podatke v zaporedje DNK, postopek, za katerega je potreben pramen DNK, ki ga je treba sintetizirati iz nič. Ta pristop je počasen in številna naročila dražja od shranjevanja elektronskih podatkov, pojasnjuje Albert Keung, sintetični biolog na državni univerzi v Severni Karolini v Raleighu.

Da bi razvili cenejši, hitrejši način, so se Qian in njeni sodelavci obrnili nanjo "Epigenom" - različne molekule, ki jih celice uporabljajo za nadzor aktivnosti genov, brez spreminjanja samega zaporedja DNK. Na primer lahko Tako imenovane metilne skupine se dodajo ali odstranijo iz DNK spremeniti svojo funkcijo.

Qian in njeni sodelavci so razvili sistem, v katerem bi lahko reakcijski posodi dodali vrsto kratkih, montažnih "gradnikov" - z metilnimi skupinami ali brez metilnih skupin, da bi tvorili rastoči niz DNK s pravilnim binarnim kodo. Za pridobitev podatkov uporabljajo raziskovalci tehnika zaporedja DNK, ki lahko zazna metilne skupine vzdolž pramena DNK. Rezultate je mogoče razlagati kot binarno kodo, kjer prisotnost metilne skupine ustreza 1 in odsotnost ustreza 0.

Panda Portret v DNK

Ker tehnika uporablja vnaprej izdelane fragmente DNK, bi jo lahko še dodatno optimizirali, da bi omogočili množično proizvodnjo, pravi Keung. Zaradi tega bi bilo veliko cenejše od sinteze prilagojenega pramena DNK za vsak delček informacij, ki jih je treba shraniti. Naslednji korak, pravi Keung, bo videti, kako dobro sistemsko lestvico za sprejemanje velikih naborov podatkov.

Kot korak v tej smeri sta Qian in njeni sodelavci kodirali in prebrali navodila, da ustvarijo podobo tigra iz dinastije Han v starodavni Kitajski in barvno podobo pande v bujnem zelestvu. Slike so bile kodirane v skoraj 270.000 1 in 0 ali "bitov."

Za zdaj mora polje zmanjšati stroške, preden lahko konkurira elektronskim shranjevanjem podatkov, pravi Guise. "Shranjevanje DNK ima še dolgo pot, preden lahko postane komercialno relevantno," pravi. "Vendar obstaja potreba po moteči tehnologiji."

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

   Članek
   Google Učenjak

Prenesite reference