Wyobraź sobie nośnik danych, który mieści całe biblioteki w objętości ziarenka ryżu, przetrwa tysiąclecia i nie wymaga energii do przechowywania. To nie science fiction – to DNA! Naukowcy na całym świecie pracują nad technologią, która zmienia biologiczne kody życia w cyfrowe archiwa przyszłości. Zapis w DNA to rewolucja, która łączy naturę i technologię w zupełnie nowy sposób. Jesteście gotowi na taką przyszłość?
W obliczu rosnących potrzeb związanych z przechowywaniem ogromnych ilości danych, naukowcy poszukują alternatywnych rozwiązań, które wykraczają poza tradycyjne technologie, jak np. pendrive czy ,,chmura”. Jednym z najbardziej obiecujących kierunków jest wykorzystanie DNA jako medium do zapisu danych, ponieważ dzięki swojej wysokiej gęstości informacyjnej i trwałości, może w przyszłości zrewolucjonizować przechowywanie informacji. Co więcej technikę tę udało się już teraz przyspieszyć o 350 razy, utwierdzając się tym samym w przekonaniu, że w niedalekiej przyszłości będzie najlepszym rozwiązaniem.
źródło: https://www.nature.com/articles/s41586-024-08040-5
Zespół Long Qiana z Uniwersytetu Pekińskiego opracował sposób na znaczne przyspieszenie procesu kodowania danych w DNA, osiągając setki razy większą efektywność. Inspiracją było odtworzenie naturalnych mechanizmów biologicznych, które regulują ekspresję genów, co umożliwiło szybsze i bardziej precyzyjne zapisywanie informacji. Rozwój tej metody może zbliżyć technologię do szerokich, praktycznych zastosowań. Naukowcy osiągnęli imponujący postęp, kodując ogromne ilości danych, w tym obrazy, z prędkością setki razy większą niż wcześniej możliwe. Ten przełom znacznie przyspiesza proces i czyni go bardziej efektywnym, otwierając nowe możliwości w dziedzinie przechowywania informacji.
Jak tego dokonali?
Zespół przekształcił długie pasma DNA w kod binarny, sekwencję jedynek i zer, która jest używana w komputerach do przechowywania danych. Zaczęli od prefabrykowanych szablonów DNA, które służyły jako baza, na którą dodawali krótsze pasma DNA, podobnie jak nawleka się koraliki na sznurek. Następnie użyli reakcji chemicznej, aby dodać grupę metylową (CH3), która jest cząsteczką zbudowaną z węgla i wodoru, do niektórych z tych „koralików”.
Metylowane „koraliki” stają się jedynkami kodu binarnego, a niemetylowane służą jako zera. W warunkach naturalnych komórki wykorzystują ten sam proces metylacji, aby modyfikować DNA bez zmiany podstawowej sekwencji, co pozwala im na stabilne przechowywanie dodatkowych warstw informacji regulacyjnych.
Qian i jej współpracownicy opracowali sposób wykonywania tego procesu wiele razy w danej chwili, równolegle, dodając specjalny „kod kreskowy” do każdego szablonu. Pozwoliło to zapisać jednocześnie 350 jednostek informacji, czyli bitów, na próbce DNA – setki razy więcej niż poprzedni standard, który polegał na zapisywaniu tylko jednego bitu na raz.
Ciekawostka
Jako obrazy testowe naukowcy zapisali obraz pandy i wizerunek tygrysa ze starożytnych Chin, a następnie odzyskali je za pomocą sekwencera DNA wspomaganego algorytmem korekcji błędów. Odzyskane obrazy zostały odtworzone z dokładnością 97 procent lub większą.
Zapis danych w DNA to technologia przyszłości, która może zrewolucjonizować sposób przechowywania informacji. Oferuje niezwykłą gęstość i trwałość, ale wymaga jeszcze znaczących usprawnień w zakresie kosztów, prędkości i niezawodności. Jeśli uda się przezwyciężyć te wyzwania, DNA może stać się kluczowym medium danych w erze informacji.
Zapraszamy również na SM 🙂
