W całej historii ludzkości ludzie wymyślali wszelkiego rodzaju systemy przechowywania danych - od pism klinowych i rzeźbionych napisów po dyski twarde i dyski kompaktowe. Ale wszystkie mają jedną wspólną cechę: w pewnym momencie ulegają degradacji.
Właśnie dlatego naukowcy szukają bardziej trwałego przechowywania danych, takich jak diamenty, a nawet DNA. Teraz, po raz pierwszy, donosi Gina Kolata z The New York Times, naukowcy zakodowali krótki film w DNA żywych komórek za pomocą techniki edycji genów CRISPR - Cas - ruch, który może prowadzić do komórkowej rejestracji danych zdrowotnych. Opublikowali swoje wyniki w tym tygodniu w czasopiśmie Nature.
Koncepcja przechowywania danych DNA jest stosunkowo prosta. Podczas gdy pliki cyfrowe są zasadniczo przechowywane przez rejestrowanie serii liczb 0 i 1, DNA może przechowywać te same dane, kodując informacje w swoich czterech bazach nukleinowych, A, G, C i T.
Jak donosi Robert Service w Science, naukowcy robią to właśnie od 2012 roku, kiedy genetycy po raz pierwszy zakodowali 52 000 słów w DNA. Choć początkowo nieefektywna, z czasem technologia uległa poprawie. W marcu zespół naukowców poinformował, że zakodował sześć plików, w tym komputerowy system operacyjny i film, w syntetyczne fragmenty DNA.
Do tego ostatniego badania naukowcy wybrali film galopującego konia zarejestrowany przez brytyjskiego fotografa Eadwearda Muybridge'a w 1878 r., Jeden z pierwszych zarejestrowanych filmów, uchwycony w celu ustalenia, czy biegające konie kiedykolwiek miały wszystkie cztery stopy ziemia.
Naukowcy wykorzystali system CRISPR-Cas do przeniesienia DNA do bakterii. System ten wykorzystuje moc bakteryjnej obrony immunologicznej do zmiany DNA bakterii, wyjaśnia Ian Sample dla The Guardian . Gdy wirusy atakują, bakterie wysyłają enzymy w celu odcięcia kodu genetycznego wirusa. I zawiera fragmenty DNA wirusa we własnej strukturze, aby pamiętać najeźdźcę w przypadku przyszłych ataków. Naukowcy mogą manipulować tym systemem, kontrolując, które fragmenty DNA zaczepiają o przejazd do genomu bakteryjnego.
Naukowcy stworzyli syntetyczną nić DNA zawierającą pięcioklatkowy blok tego filmu, a także obraz dłoni - litery nukleotydów reprezentujące cień i pozycję pikseli każdego obrazu. „Naukowcy nakarmili następnie nici DNA bakterią E. coli”, pisze Próbka. „Błędy traktowały paski DNA jak atakujące wirusy i sumiennie dodawały je do własnych genomów”.
„Dostarczaliśmy materiał, który kodował obrazy koni pojedynczo, ”, powiedział neurolog Harvard, Seth Shipman, pierwszy autor badania, Sample. „Następnie, kiedy zsekwencjonowaliśmy bakterie, przyjrzeliśmy się, gdzie znajdują się ramki w genomie. To powiedziało nam, w jakiej kolejności powinny się pojawiać ramki. ”
Jak podaje Sample, badacze pozwolili bakteriom namnażać się przez tydzień, przekazując DNA przez wiele pokoleń. Po zsekwencjonowaniu genomu bakterii byli w stanie zrekonstruować zakodowane obrazy z 90-procentową dokładnością.
Chociaż byłoby fajnie mieć trylogię Władca Pierścieni pewnego dnia zakodowaną w twoim DNA, Shipman mówi Kolacie, że tak naprawdę nie jest to cel tych badań. Zamiast tego ma nadzieję, że technika ta może doprowadzić do rejestratorów molekularnych, które z czasem mogłyby gromadzić dane z komórek.
„Chcemy zamienić komórki w historyków”, mówi Shipman w komunikacie prasowym. „Wyobrażamy sobie biologiczny system pamięci, który jest znacznie mniejszy i bardziej wszechstronny niż dzisiejsze technologie, które z czasem śledzą wiele zdarzeń w sposób nieinwazyjny”.
Ostatecznie Shipman ma nadzieję wykorzystać tę technikę do badania rozwoju mózgu. Zamiast próbować obserwować komórki mózgowe za pomocą technik obrazowania lub operacji, te rejestratory molekularne gromadziłyby dane z każdej komórki w mózgu, które następnie mogły być odkodowane przez badaczy.
Ale ten dzień jest jeszcze daleki, a obecne badania to tylko dowód koncepcji. „To pokazuje nam, że możemy uzyskać informacje, możemy uzyskać informacje i możemy zrozumieć, jak działa czas”, mówi Shipman.
Podczas gdy Shipman koncentruje się na zdrowiu, świat technologii zwraca również uwagę na te badania DNA. Antonio Regalado z MIT Technology Review donosi, że w maju Microsoft ogłosił, że opracowuje urządzenie do przechowywania DNA i ma nadzieję, że niektóre jego wersje będą działały do końca dekady. Regalado donosi, że zalety przechowywania DNA są dość oczywiste. DNA nie tylko tysiąc razy dłużej niż krzemowe urządzenie, ale może pomieścić kwintillion bajtów danych w jednym milimetr sześcienny. Każdy film, jaki kiedykolwiek powstał, można przechowywać na urządzeniu mniejszym niż kostka cukru. Ten ruch może ostatecznie zakończyć dni ogromnych, pochłaniających energię centrów danych, które są wymagane do śledzenia wszystkiego - od wielkiej literatury po zdjęcia z wakacji.
