DNA zamiast elektronicznych dysków pamięci? Naukowcy zapisali na kodzie genetycznym zdjęcia tygrysa i pandy
fot. Pixabay Elementarne fragmenty genomu mogą pewnego dnia stać się alternatywą dla elektronicznego przechowywania informacji.
DNA jest podstawowym repozytorium danych ludzkości od tysiącleci. Wytrzymały i kompaktowy, zawiera tak dużą ilość informacji, że zaledwie jeden gram może pomieścić wystarczającą ilość danych na 10 milionów godzin wideo w wysokiej rozdzielczości.
Innowacyjna metoda umożliwia teraz DNA przechowywanie informacji w postaci kodu binarnego — tych samych ciągów zer i jedynek, których używają standardowe komputery.
Jest na tyle prosta w użyciu, że 60 ochotników z różnych środowisk mogło za jej pomocą zapisać wybrany przez siebie tekst. Wielu z nich początkowo nie sądziło, że ta technika zadziała, mówi Long Qian, obliczeniowa biolog syntetyczna na Uniwersytecie Pekińskim w Pekinie i autorka opisanego w czasopiśmie „Nature” badania opisującego tę technikę.
Technika ta to tylko jeden z wielu wysiłków mających na celu przekształcenie DNA w zrównoważony zamiennik standardowych elektronicznych opcji przechowywania, które nie są w stanie nadążać za rosnącą na świecie produkcją danych. „Docieramy do fizycznych granic” – mówi Nicholas Guise, fizyk z Georgia Tech Research Institute w Atlancie. „I cały czas generujemy coraz więcej danych”.
Ogromna pojemność DNA sprawia, że, przynajmniej pod tym względem, jest to warta uwagi alternatywa. Co więcej, jeśli DNA będzie chroniony przed wilgocią i światłem ultrafioletowym, może przetrwać setki tysięcy lat. Z kolei elektroniczne dyski twarde wymagają wymiany co kilka lat, w przeciwnym razie dane ulegną uszkodzeniu.
Najbardziej oczywistym sposobem przechowywania informacji w DNA jest włączenie danych do sekwencji DNA; jest to proces wymagający syntezy łańcucha DNA od podstaw. Takie podejście jest powolne i o wiele rzędów wielkości droższe niż elektroniczne przechowywanie danych, mówi Albert Keung, biolog syntetyczny z North Carolina State University w Raleigh.
Aby opracować tańszy i szybszy sposób, Qian i jej współpracownicy przyjrzeli się „epigenomowi” – różnym cząsteczkom używanym przez komórki do kontrolowania aktywności genów bez modyfikowania samej sekwencji DNA. Na przykład cząsteczki zwane grupami metylowymi można dodawać do DNA lub usuwać z niego w celu modyfikacji jego funkcji.
Qian i jej współpracownicy opracowali system, w którym serię krótkich, prefabrykowanych fragmentów łańcucha DNA – z grupami metylowymi lub bez – można dodać do probówki z mieszaniną reakcyjną w celu utworzenia rosnącej nici DNA z prawidłowym kodem binarnym. Aby odzyskać dane, naukowcy wykorzystują technikę sekwencjonowania DNA, która pozwala wykryć grupy metylowe wzdłuż nici DNA. Wyniki można interpretować jako kod binarny, z obecnością grupy metylowej odpowiadającą 1 i nieobecnością odpowiadającą 0.
Ponieważ technika ta wykorzystuje prefabrykowane fragmenty DNA, można ją dalej optymalizować pod kątem produkcji masowej, mówi Keung. Dzięki temu byłoby to znacznie tańsze niż synteza specjalnie zaprojektowanej nici DNA dla każdego bitu informacji, która ma być przechowywana. Następną przeszkodą – mówi – będzie sprawdzenie, jak dobrze system można skalować, aby obsłużyć duże zbiory danych.
Aby osiągnąć ten cel, Qian i jej współpracownicy zakodowali, a następnie odczytali instrukcje tworzenia obrazu tygrysa z czasów dynastii Han w starożytnych Chinach oraz kolorowego zdjęcia pandy w bujnym zielonym otoczeniu. Obrazy zostały zakodowane w prawie 270 000 jedynek i zer, czyli „bitów”.
Na razie dziedzina ta musi jeszcze obniżyć koszty, zanim będzie mogła konkurować z elektronicznym przechowywaniem danych, mówi Guise. „Przechowywanie DNA ma przed sobą długą drogę, zanim stanie się istotne z komercyjnego punktu widzenia” – mówi. „Potrzebujemy jednak przełomowej technologii”.
Źródło: nature.com; AD
Zapraszamy do naszej Księgarni Internetowej po książki ostrzegające przed współczesnymi zagrożeniami:
Tyrania postępu
Kim będziemy za parę lat? Czy w ogóle jeszcze będziemy? Nasza rzeczywistość przypomina sytuację znaną nam z opisów i filmów o katastrofie „Titanica”. Statek zderzył się z górą lodową i zaczyna tonąć, ale pokładowa orkiestra pięknie gra i gra.
Pomiędzy Wschodem a Zachodem. W kręgu myśli Feliksa Konecznego
Z wszystkich stron słyszymy o wielkim postępie; w medycynie, w technice, w badaniach kosmosu… Równocześnie z wszystkich stron atakuje nas postęp fałszywy, cofający ludzkie życie do czasów pogańskich, ignorujący Boga, unicestwiający sumienia, drwiący z zasad moralnych, zachęcający do praktykowania wynaturzeń.
Dokąd zmierzamy? Wiara, edukacja, tradycja
Niniejsza antologia publicystyki patriotycznej próbuje dać odpowiedź na postawione w tytule pytanie: Dokąd zmierzamy, my jako Polacy? A co za tym idzie – kto nam wyznacza, lub usiłuje wyznaczać, drogę? Jakże często czujemy się zagubieni, zdezorientowani, manipulowani.
Szukamy stałych punktów odniesienia, niezmiennych wartości, na których można by się oprzeć bez obawy, że pobłądzimy.
Piękno zdeptane, kult brzydoty
Popularny autor i publicysta Janusz Szewczak znany jest od dawna z nieustępliwej walki z wypaczeniami zachodniej cywilizacji, do której przecież i my, Polacy, należymy od tysiąca lat. Ta książka jest tego najlepszym dowodem. Niektórzy twierdzą, że cywilizacja nasza jest w stanie upadku. Autor jest również tego zdania, ale w przeciwieństwie do wielu pesymistów uważa, że z tego upadku można się jeszcze wydźwignąć.
Roztrzaskane lustro. Upadek cywilizacji zachodniej
Czy to już koniec naszej cywilizacji?
Trzymamy w ręku książkę, która jest jednym z najważniejszych dzieł współczesnej humanistyki, nie tylko polskiej. Wybitny uczony i pisarz, wielki erudyta, prof. Wojciech Roszkowski, dokonuje w niej bilansu naszej cywilizacji. Bilans to dramatyczny.
Bunt barbarzyńców. 105 pytań o przyszłość naszej cywilizacji
Czy cywilizacja zachodnia, do której wszak należymy, już upadła? A jeśli tak, to czy będzie w stanie się podnieść i pod jakimi warunkami? Pytania te nurtują wielu ludzi, także wybitnego intelektualistę i świetnego pisarza prof. Wojciecha Roszkowskiego. Autor rozważał je już w skrzącym się imponującą erudycją dziele „Roztrzaskane lustro”, które stało się bestsellerem ubiegłego roku.
Komentarze (0)
Publikowane komentarze są prywatnymi opiniami użytkowników serwisu. Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za ich treść. Wpisy są moderowane przed dodaniem.