V celé lidské historii lidé přicházeli s nejrůznějšími systémy ukládání dat - od klínových a sekaných nápisů po pevné disky a kompaktní disky. Všichni však mají jednu společnou věc: V určitém okamžiku se zhoršují.
Proto vědci hledali odolnější ukládání dat, jako jsou diamanty a dokonce i DNA. Nyní poprvé, zprávy Gina Kolata z The New York Times, vědci kódují krátký film v DNA živých buněk pomocí techniky úpravy genů CRISPR – Cas - krok, který by mohl vést k buněčnému zaznamenávání zdravotních údajů. Výsledky zveřejnili tento týden v časopise Nature.
Koncept ukládání dat DNA je relativně jednoduchý. Zatímco digitální soubory jsou v podstatě ukládány zaznamenáním řady čísel 0 a 1, DNA může ukládat stejná data kódováním informací do svých čtyř nukleobáz, A, G, C a T.
Jak uvádí služba Robert Service at Science, vědci to dělají právě od roku 2012, kdy genetici poprvé zakódovali knihu o DNA o velikosti 52 000 slov v DNA. Ačkoli zpočátku neefektivní, postupem času se technologie zlepšila. V březnu tým vědců uvedl, že zakódovali šest souborů, včetně počítačového operačního systému a filmu do syntetických úryvků DNA.
Pro tuto nejnovější studii vědci vybrali film cvalu koně, který zaznamenal britský fotograf Eadweard Muybridge v roce 1878, jeden z prvních filmů, který byl kdy zaznamenán, zachycený ve snaze přijít na to, zda běžící koně měli všechny čtyři stopy od přízemní.
Vědci použili systém CRISPR-Cas k přenosu DNA na bakterie. Tento systém využívá sílu bakteriální imunitní obrany ke změně DNA bakterií, vysvětluje Ian Sample pro The Guardian . Když viry napadnou, bakterie vysílají enzymy, aby oddělily genetický kód viru. A včlení fragmenty virové DNA do své vlastní struktury, aby si zapamatoval útočníka v případě budoucích útoků. Vědci mohou tento systém manipulovat a řídit, které kousky DNA se dotknou jízdy do bakteriálního genomu.
Vědci vytvořili syntetický řetězec DNA obsahující pětikrámový blok tohoto videa a obrázek ruky - písmena nucelobáz představující stín a polohu pixelů každého obrazu. „Vědci pak krmili vlákna DNA bakterii E. coli, “ píše Sample. "Bugy ošetřovaly proužky DNA jako napadající viry a poslušně je přidávaly do svých vlastních genomů."
"Materiál, který kódoval obrazy koně, jsme dodávali po jednom snímku, " říká Sample, Harvardův neurovědec Seth Shipman, první autor studie. "Když jsme pak bakterie sekvenovali, podívali jsme se, kde jsou rámečky v genomu." To nám řeklo, v jakém pořadí by se pak měly rámy objevit. “
Jak Sample hlásí, vědci dovolili bakteriím se množit po dobu jednoho týdne a předávat DNA dolů mnoha generacemi. Když sekvencovali genom bakterií, dokázali rekonstruovat kódované obrazy s přesností 90 procent.
I když by bylo skvělé mít jednoho dne zakódovanou ve vaší DNA trilogii Lord of the Rings, Shipman řekne Kolatě, že to není skutečný smysl tohoto konkrétního výzkumu. Místo toho doufá, že tato technika by mohla vést k molekulárním záznamníkům, které by mohly časem shromažďovat data z buněk.
"Chceme proměnit buňky v historiky, " říká Shipman v tiskové zprávě. "Představujeme si biologický paměťový systém, který je mnohem menší a univerzálnější než dnešní technologie, které bude sledovat mnoho událostí nenápadně v průběhu času."
Nakonec Shipman doufá, že techniku využije ke studiu vývoje mozku. Namísto pokusu o pozorování mozkových buněk pomocí zobrazovacích technik nebo chirurgického zákroku by tyto molekulární záznamníky shromažďovaly data v průběhu času z každé buňky v mozku, což by pak mohli vědci dekódovat.
Ale ten den je stále daleko a současný výzkum je jen důkazem konceptu. "To nám ukazuje, že můžeme získat informace, můžeme je získat a dokážeme pochopit, jak funguje načasování, " říká Shipman Sample.
Zatímco Shipman se zaměřuje na zdraví, technologický svět si tyto studie DNA také všímá. Antonio Regalado z MIT Technology Review uvádí, že v květnu společnost Microsoft oznámila, že vyvíjí paměťové zařízení DNA a doufá, že jeho verze bude funkční do konce tohoto desetiletí. Výhody ukládání DNA jsou zcela zřejmé, uvádí Regalado. DNA nejen vydrží tisíckrát déle než křemíkové zařízení, ale dokáže uchovávat i 1 milion bajtů dat na jeden krychlový milimetr. Každý film, který byl kdy vyroben, mohl být uložen v zařízení menším než cukrová kostka. Tento krok by nakonec mohl skončit dny masivních datových center sajícího energii, která jsou nutná pro sledování všeho od velké literatury po fotografie z dovolené.
