Китайские ученые записали на ДНК, как на флешку, "снимки" панды и тигра
Ученые из Пекинского университета научились хранить информацию на ДНК в виде строки из 0 и 1, как в обычном компьютере. В качестве теста ученые записали на ДНК и прочитали изображения панды и тигра.
Работа опубликована в журнале Nature.
ДНК – удивительная молекула. Она прочная, длинная и очень тонкая. Она может храниться сотни тысяч лет, если защитить ее от влаги и ультрафиолета. Из нее уже научились плести, как из пряжи, разные удивительные объекты микромира. Но главное ее предназначение – это хранение информации, а ее информационная емкость очень велика.
ДНК состоит из "букв" – нуклеотидов. И самый очевидный способ хранения информации в ДНК – это включение данных в саму последовательность нуклеотидов. Но для этого необходимо синтезировать нить ДНК с нуля. Это достаточно медленный метод. Он на много порядков дороже, чем хранение данных в электронном виде.
Чтобы разработать более дешевый и быстрый способ Лонг Цянь, специалист по вычислительной синтетической биологии из Пекинского университета, и ее коллеги обратились к "эпигеному" – молекулам, которые клетки используют для контроля активности генов, не изменяя саму последовательность ДНК.
Молекулы, называемые метильными группами, могут быть добавлены или удалены из ДНК, чтобы изменить функционирование генов. Ученые использовали короткие готовые "кирпичики" ДНК – с метильными группами или без них. Кирпичики добавляли в реакционную пробирку и формировали растущую нить ДНК с правильным двоичным кодом.
Чтобы прочитать данные, исследователи используют метод секвенирования ДНК, который позволяет обнаружить метильные группы вдоль нити ДНК. Результаты можно интерпретировать как двоичный код, где наличие метильной группы соответствует 1, а отсутствие – 0.
Поскольку использовались готовые фрагменты ДНК, метод можно масштабировать для массового производства. Это обойдется гораздо дешевле, чем синтез нового фрагмента ДНК для каждого бита информации. Чтобы проверить насколько хорошо система масштабируется для хранения больших массивов данных Цянь и ее коллеги закодировали, а затем считали изображение тигра времен династии Хань и цветной снимок панды. Объем кода составил 270000 битов.
Это уже впечатляет, но пока слишком дорого, считает Николас Гиз, физик из исследовательского института Georgia Tech в Атланте. Ученый говорит: "ДНК-хранилищам предстоит пройти долгий путь, прежде чем они станут коммерчески выгодными. Но потребность в революционных технологиях существует, и это сильное предложение".