W DNA można zapisywać zdjęcia lub filmy. Naukowcy mają sposób
DNA przyszłością przechowywania danych? Naukowcy nie mają wątpliwości, że tak. W małej cząsteczce, która przechowuje informacje o naszym ciele znajduje się miejsce na ogromne ilości danych. Jak to możliwe, że DNA, które przechowuje informacje o kolorze naszych włosów czy wzroście, może również przechowywać zdjęcia lub filmy?
DNA, czyli kwas deoksyrybonukleinowy, to cząsteczka zawierająca wszystkie informacje genetyczne, które definiują żywe organizmy. Jest zbudowane z czterech podstawowych nukleotydów: adeniny, tyminy, guaniny i cytozyny. To właśnie ich sekwencja decyduje o cechach fizycznych, ale, co ciekawe, może również przechowywać inne dane w zapisie cyfrowym - na przykład zdjęcia, pliki tekstowe czy filmy.
Najnowsze badania opublikowane w czasopiśmie Nature pokazują, że możliwe jest zapisanie w DNA zdjęć i ich bezbłędne odczytanie. Naukowcy zakodowali w DNA dwa obrazy - tradycyjne chińskie malowidło oraz zdjęcie pandy - i odczytali je bez najmniejszych problemów. Badacze podkreślają, że ten biologiczny sposób przechowywania danych ma potencjał do zapewnienia niezwykle wysokiej gęstości zapisu, co erze zbierania coraz większych ilości informacji może niedługo okazać się przełomem.
Jak działa przechowywanie danych w DNA?
Proces przechowywania danych w DNA opiera się na kodowaniu informacji w sekwencjach baz nukleotydowych, które można odczytywać podobnie jak bity w komputerach. Każda para zasad DNA może odpowiadać stanowi "0" lub "1", co umożliwia zapis danych w sposób analogiczny do klasycznych nośników cyfrowych.
Już w 2018 roku inna grupa badawcza zdołała zakodować w DNA ponad 200 megabajtów danych. Obecna metoda jest jednak znacznie bardziej efektywna, ponieważ nie wymaga kosztownej syntezy DNA od podstaw. Zamiast tego wykorzystano proces metylacji, który polega na dodawaniu grup metylowych do wybranych fragmentów DNA. Dzięki temu procesowi możliwe było zakodowanie prawie 300 tys. bitów danych w sposób znacznie tańszy i szybszy niż uprzednio.
Proces wprowadzania danych wykonany był przez 60 wolontariuszy bez doświadczenia w laboratoriach biologicznych. Dzięki temu udowodniono, że nowa metoda kodowania danych w DNA może być dostępna nie tylko dla specjalistów, ale także dla osób bez zaawansowanej wiedzy naukowej.
Przechowywanie danych w DNA wciąż boryka się z problemami
Choć technologia przechowywania danych w DNA ma ogromny potencjał, wciąż napotyka na pewne wyzwania. Jednym z nich jest trudność w kopiowaniu danych zapisanych przy użyciu metylacji za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy - standardowej techniki służącej do kopiowania dużych ilości DNA. Dodatkowo sporym problemem jest także brak RAM-u, który powoduje, że w wymagających go zastosowaniach konieczne jest sekwencjonowanie całej bazy danych, aby uzyskać dostęp do wybranego fragmentu, co nie jest szczególnie efektywne.
Mimo tych ograniczeń, DNA ma niezwykły potencjał jako nośnik danych. Jego pojedyncza próbka o masie 1 grama może przechować ogromną ilość aż 215 tys. terabajtów danych. Jednak aby stało się to realną alternatywą dla tradycyjnych dysków twardych czy taśm LTO, potrzebne są dalsze badania i udoskonalenie metod odczytu.
***
Bądź na bieżąco i zostań jednym z 90 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!
