Zapis danych w DNA: nowy pomysł podsunęły kasety magnetofonowe

Zapis cyfrowy, mimo wszystkich swoich zalet, nie jest idealny. Wciąż zatem szuka się nowych rozwiązań – takich, dzięki którym informacje przetrwają całe wieki. Co jakiś czas powraca w tym kontekście ich zapis w formie sekwencji DNA. W teorii było to proste – szyfrować informacje w postaci sekwencji nukleotydów i sztucznie syntezować łańcuchy DNA wg wyznaczonej sekwencji. W praktyce było to ogromnym i czasochłonnym wyzwaniem technicznym.

Zamiast kodu binarnego, używamy kodu genetycznego. Cząsteczka DNA jest tranzystorem. Potrzebny jest jeszcze układ scalony – fizyczny nośnik, na którym dane da się łatwo i sprawnie rejestrować, magazynować i odczytywać. Autorzy najnowszej pracy pomyśleli o takim, inspirując się taśmą magnetyczną. Stworzyli polimerową, pokrytą czymś w rodzaju kodu kreskowego. Przerwy na taśmie są hydrofilowe i łatwo wiążą na swojej powierzchni cząsteczki DNA. Pakiet danych w takiej postaci jest więc w nich osadzany pipetą, wraz z enzymem – polimerazą – który przedłuża łańcuchy i utrwala zapis. Kreski są wykonane atramentem hydrofobowym, który oddziela różne pakiety danych i uniemożliwia ich wymieszanie się. Dodatkowo taśmę pokrywa się specjalną powłoką, aby DNA nie uległo degradacji. Aby odczytać dane, należy z kolei odnaleźć po indeksie właściwą przerwę (partycję danych, jak kto woli), rozpuścić powłokę i odessać materiał DNA. Badacze zaprojektowali urządzenie, w którym wszystko to dzieje się w jednym miejscu, za pomocą specjalnej głowicy, tak jakbyśmy używali zwykłej staromodnej kasety. Ona przekłada następnie pobrany materiał do reaktora, w którym następuje sekwencjonowanie i odczytanie informacji.

Autorzy podają, że ich metoda pozwala na zapis z prędkością tysięcy plików na minutę i pojemność ponad 50 GB na 1 km taśmy. Z kolei szybkość adresowania plików może wynieść nawet 917 TB/s. Wygląda na to, że jest to jedna z najlepszych dziś metoda zapisu i odczytu danych z DNA. Następne kroki – zapowiadają naukowcy – powinny obejmować zaprojektowanie mocnej taśmy (bo na niej się teraz opiera trwałość danych) oraz przenośnego urządzenia do przechowywania takich kaset z taśmą DNA. Prawdziwym wąskim gardłem dla wdrożenia ich metody pozostają, niestety, koszty sztucznej syntezy DNA.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.