Σε ολόκληρη την ανθρώπινη ιστορία, οι άνθρωποι έχουν καταλήξει σε όλα τα είδη συστημάτων αποθήκευσης δεδομένων - από σφηνοειδείς και σφραγισμένες επιγραφές σε σκληρούς δίσκους και συμπαγείς δίσκους. Αλλά όλοι έχουν ένα κοινό πράγμα: Σε κάποιο σημείο, υποβαθμίζουν.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι ερευνητές έχουν επιδιώξει να βρουν πιο ανθεκτικά δεδομένα αποθήκευσης, όπως τα διαμάντια και ακόμη και το DNA. Τώρα για πρώτη φορά, σύμφωνα με την Τζίνα Κολάτα, στους New York Times, οι επιστήμονες έχουν κωδικοποιήσει μια σύντομη ταινία στο DNA των ζωντανών κυττάρων χρησιμοποιώντας την τεχνική επεξεργασίας γονιδίων CRISPR-Cas - μια κίνηση που θα μπορούσε να οδηγήσει στην κυτταρική καταγραφή δεδομένων υγείας. Δημοσίευσαν τα αποτελέσματά τους αυτήν την εβδομάδα στο περιοδικό Nature.
Η ιδέα πίσω από την αποθήκευση δεδομένων DNA είναι σχετικά απλή. Ενώ τα ψηφιακά αρχεία αποθηκεύονται ουσιαστικά καταγράφοντας μια σειρά από τους αριθμούς 0 και 1, το DNA μπορεί να αποθηκεύσει τα ίδια δεδομένα κωδικοποιώντας τις πληροφορίες στις τέσσερις πυρήνες του, Α, G, C και Τ.
Όπως αναφέρει η Robert Service at Science, οι επιστήμονες έχουν κάνει ακριβώς αυτό από το 2012, όταν οι γενετιστές αρχικά κωδικοποίησαν ένα βιβλίο 52.000 λέξεων στο DNA. Αν και αρχικά δεν ήταν αποτελεσματική, με την πάροδο του χρόνου η τεχνολογία έχει βελτιωθεί. Τον Μάρτιο, μια ομάδα ερευνητών ανέφερε ότι είχαν κωδικοποιήσει έξι αρχεία, συμπεριλαμβανομένου ενός λειτουργικού συστήματος υπολογιστή και μιας ταινίας σε συνθετικά αποσπάσματα DNA.
Για αυτή την τελευταία μελέτη, οι ερευνητές επέλεξαν μια ταινία ενός καλπάζοντος ίππου που καταγράφηκε από τον βρετανό φωτογράφο Eadweard Muybridge το 1878, μία από τις πρώτες ταινίες που καταγράφηκαν ποτέ, που καταγράφηκαν σε μια προσπάθεια να καταλάβουμε αν τα τρέξιμα άλογα είχαν όλα τα τέσσερα πόδια μακριά από έδαφος.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το σύστημα CRISPR-Cas για τη μεταφορά του DNA στα βακτήρια. Αυτό το σύστημα εκμεταλλεύεται τη δύναμη των βακτηριακών αμυντικών αμυντικών για να αλλάξει το DNA του βακτηρίου, εξηγεί ο Ian Sample για το The Guardian . Όταν οι ιοί εισβάλουν, τα βακτήρια στέλνουν ένζυμα για να αποκόψουν τον γενετικό κώδικα του ιού. Και ενσωματώνει θραύσματα του DNA του ιού στη δική του δομή για να θυμάται τον εισβολέα σε περίπτωση μελλοντικών επιθέσεων. Οι επιστήμονες μπορούν να χειριστούν αυτό το σύστημα, ελέγχοντας ποια τμήματα DNA αναστέλλουν μια βόλτα στο βακτηριακό γονιδίωμα.
Οι ερευνητές δημιούργησαν ένα συνθετικό σκέλος DNA που περιέχει ένα μπλοκ πέντε καρέ από αυτό το βίντεο καθώς και μια εικόνα ενός χεριού - τα γράμματα των nucelobases που αντιπροσωπεύουν τη σκιά και τη θέση των εικονοστοιχείων κάθε εικόνας. "Οι επιστήμονες τροφοδοτούσαν έπειτα τους κλώνους του DNA στο βακτήριο E. coli" γράφει το δείγμα. "Τα σφάλματα αντιμετώπισαν τις ταινίες του DNA όπως εισβάλλουν τους ιούς και τους προσέφεραν ευσυνείδητα στα γονιδιώματα τους".
"Παραδόσαμε το υλικό που κωδικοποίησε το άλογο απεικονίζει ένα πλαίσιο κάθε φορά, " ο νευροεπιστήμονας του Χάρβαρντ Seth Shipman, πρώτος συγγραφέας της μελέτης, λέει το δείγμα. "Στη συνέχεια, όταν αναλύσαμε τα βακτηρίδια, εξετάσαμε πού τα πλαίσια ήταν στο γονιδίωμα. Αυτό μας είπε τη σειρά με την οποία θα έπρεπε να εμφανιστούν τα πλαίσια. "
Όπως αναφέρουν τα δείγματα, οι ερευνητές επέτρεψαν στα βακτήρια να πολλαπλασιαστούν για μια εβδομάδα, περνώντας το DNA κάτω από πολλές γενιές. Όταν ανέλυαν το γονιδίωμα των βακτηριδίων, ήταν σε θέση να αναδημιουργήσουν τις κωδικοποιημένες εικόνες με 90% ακρίβεια.
Ενώ θα ήταν δροσερό να έχουμε την τριλογία του Άρχοντα των Δαχτυλιδιών που κωδικοποιείται στο DNA σας μια μέρα, ο Shipman λέει στην Kolata ότι δεν είναι πραγματικά το σημείο αυτής της συγκεκριμένης έρευνας. Αντ 'αυτού, ελπίζει ότι η τεχνική θα μπορούσε να οδηγήσει σε μοριακές συσκευές εγγραφής που θα μπορούσαν να συλλέγουν δεδομένα από τα κύτταρα με την πάροδο του χρόνου.
"Θέλουμε να μετατρέψουμε τα κύτταρα σε ιστορικούς", λέει ο Shipman σε δελτίο τύπου. "Θεωρούμε ένα σύστημα βιολογικής μνήμης πολύ μικρότερο και πιο ευπροσάρμοστο από τις σημερινές τεχνολογίες, που θα παρακολουθήσουν πολλά γεγονότα μη ενοχλητικά την πάροδο του χρόνου".
Τελικά, ο Shipman ελπίζει να χρησιμοποιήσει την τεχνική για να μελετήσει την εξέλιξη του εγκεφάλου. Αντί να προσπαθούν να παρατηρήσουν κύτταρα εγκεφάλου μέσω τεχνικών απεικόνισης ή μέσω χειρουργικής επέμβασης, αυτοί οι μοριακοί καταγραφείς θα συλλέγουν στοιχεία με την πάροδο του χρόνου από κάθε κύτταρο στον εγκέφαλο, ο οποίος θα μπορούσε στη συνέχεια να αποκωδικοποιηθεί από ερευνητές.
Αλλά αυτή η μέρα είναι ακόμα μια διαφορά και η τρέχουσα έρευνα είναι απλώς μια απόδειξη της έννοιας. "Αυτό που μας δείχνει είναι ότι μπορούμε να έχουμε τις πληροφορίες μέσα, μπορούμε να βγάλουμε τις πληροφορίες έξω, και μπορούμε να καταλάβουμε πώς λειτουργεί και το χρονοδιάγραμμα", λέει ο Shipman Δείγμα.
Ενώ ο Shipman επικεντρώνεται στην υγεία, ο κόσμος της τεχνολογίας λαμβάνει επίσης υπόψη αυτές τις μελέτες DNA. Ο Antonio Regalado στο MIT Technology Review αναφέρει ότι τον Μάιο η Microsoft ανακοίνωσε ότι αναπτύσσει μια συσκευή αποθήκευσης DNA και ελπίζει να έχει κάποια εκδοχή της μέχρι το τέλος της δεκαετίας. Τα πλεονεκτήματα της αποθήκευσης DNA είναι αρκετά προφανή, αναφέρουν οι Regalado. Όχι μόνο το DNA διαρκεί χίλιες φορές περισσότερο από μια συσκευή πυριτίου, μπορεί να κρατήσει ένα quintillion bytes δεδομένων σε ένα κυβικό χιλιοστό. Κάθε ταινία που κατασκευάστηκε ποτέ θα μπορούσε να αποθηκευτεί σε μια συσκευή μικρότερη από μια μπαγκαζιέρα. Η κίνηση θα μπορούσε τελικά να τελειώσει τις ημέρες των τεράστιων κέντρων δεδομένων που απορροφούν ενέργεια που απαιτούνται για να παρακολουθούν τα πάντα, από τη μεγάλη λογοτεχνία έως τις φωτογραφίες των διακοπών.
