Ihmishistorian ajan ihmiset ovat keksineet kaikenlaisia tiedontallennusjärjestelmiä - virkeistä ja hiottujen kirjoituksista kiintolevyihin ja CD-levyihin. Mutta heillä kaikilla on yksi yhteinen asia: Joskus he hajoavat.
Siksi tutkijat ovat pyrkineet löytämään kestävämmän tiedontallennuksen, kuten timantit ja jopa DNA. Nyt ensimmäistä kertaa, kirjoittaa Gina Kolata The New York Times -lehdessä, tutkijat ovat koodataneet lyhyen elokuvan elävien solujen DNA: han käyttämällä CRISPR – Cas-geeninmuokkaustekniikkaa - siirto, joka voi johtaa terveystietojen tallentamiseen soluissa. He julkaisivat tuloksensa tällä viikolla Nature- lehdessä .
DNA-tietojen tallennuksen perusajatus on suhteellisen yksinkertainen. Vaikka digitaalitiedostoja tallennetaan olennaisesti tallentamalla sarja numeroita 0 ja 1, DNA voi tallentaa saman datan koodaamalla tiedot neljään ydinpohjaansa, A, G, C ja T.
Kuten Robert Service Science -sivustolla raportoi, tutkijat ovat tehneet juuri niin vuodesta 2012, jolloin geneetikot koodasivat ensin 52 000 sanan kirjan DNA: han. Vaikka alun perin tehoton, tekniikka on ajan myötä parantunut. Maaliskuussa tutkijaryhmä kertoi koodaavansa kuusi tiedostoa, mukaan lukien tietokoneen käyttöjärjestelmä ja elokuva synteettisiksi DNA-katkelmiksi.
Viimeisimmäksi tutkimukseksi tutkijat valitsivat elokuvan ryöstävästä hevosesta, jonka brittiläinen valokuvaaja Eadweard Muybridge oli kirjannut vuonna 1878, joka on yksi ensimmäisistä koskaan tallennetuista elokuvista, joka on otettu vangiksi yrittäen selvittää, olivatko juoksuhevosilla koskaan kaikki neljä jalkaa pois maahan.
Tutkijat käyttivät CRISPR-Cas-järjestelmää DNA: n siirtämiseen bakteereille. Tämä järjestelmä valjastaa bakteerien immuunivasteen voiman muuttaa bakteerien DNA: ta, selittää Ian-näyte The Guardianille . Kun virukset hyökkäävät, bakteerit lähettävät entsyymejä viruksen geneettisen koodin katkaisemiseksi. Ja se sisällyttää virus-DNA-fragmentit omaan rakenteeseensa muistaakseen hyökkääjän tulevissa iskuissa. Tutkijat voivat manipuloida tätä järjestelmää hallitsemalla, mitkä DNA-bitit kiinnittävät matkan bakteerin perimään.
Tutkijat loivat synteettisen DNA-juosteen, joka sisälsi viiden kehyksen lohkon tästä videosta sekä kuvan kädestä - nucelobaasien kirjaimet, jotka edustavat kunkin kuvan pikselien sävyä ja sijaintia. "Tutkijat syöttivät sitten DNA-juosteet E. coli -bakteerille", kirjoittaa näyte. "Virheet käsittelivät DNA-kaistaleita kuten tunkeutuvia viruksia ja lisäsivät ne tietoisesti omiin genomiinsa."
"Toimitimme hevoskuvia koodaavan materiaalin yksi kehys kerrallaan", tutkimuksen ensimmäinen kirjaaja Harvardin neurotieteilijä Seth Shipman kertoo näytteelle. ”Sitten, kun sekvensoimme bakteereja, katselimme missä kehykset olivat genomissa. Se kertoi meille, missä järjestyksessä kehysten tulee näkyä. "
Näytteen mukaan tutkijat antoivat bakteerien lisääntyä viikon ajan kuljettaen DNA: ta monien sukupolvien läpi. Kun he sekvensoivat bakteerien genomin, he pystyivät rekonstruoimaan koodatut kuvat 90 prosentin tarkkuudella.
Vaikka olisi hienoa, että Lord of the Rings -trilogia koodataan DNA: iisi jonain päivänä, Shipman kertoo Kolatalle, että tämä ei oikeastaan ole tämän tutkimuksen tarkoitus. Sen sijaan hän toivoo, että tekniikka voisi johtaa molekyylitallentimiin, jotka voisivat kerätä tietoja soluista ajan myötä.
"Haluamme muuttaa solut historioitsijoiksi", Shipman sanoo lehdistötiedotteessa. "Kuvittelemme biologista muistijärjestelmää, joka on paljon pienempi ja monipuolisempi kuin nykypäivän tekniikat, ja joka seuraa monia tapahtumia ajattelematta."
Viime kädessä Shipman toivoo voivansa käyttää tekniikkaa aivojen kehityksen tutkimiseen. Sen sijaan, että yrittäisivät tarkkailla aivosoluja kuvantamistekniikoiden tai leikkauksen avulla, nämä molekyylinauhurit keräävät ajan myötä tietoja jokaisesta aivojen solusta, jonka tutkijat voivat sitten dekoodata.
Mutta tuo päivä on vielä matkan päässä ja nykyinen tutkimus on vain todiste konsepista. "Tämä osoittaa meille, että pystymme saamaan tietoja sisään, saamme tiedot ulos ja ymmärrämme kuinka myös ajoitus toimii", Shipman kertoo Samplelle.
Vaikka Shipman keskittyy terveyteen, tekniikkamaailma huomioi myös nämä DNA-tutkimukset. Antonio Regalado MIT Technology Review -sivustolla raportoi, että Microsoft ilmoitti toukokuussa kehittävänsä DNA-tallennuslaitetta ja toivoo saavansa siitä jonkin version toimimaan vuosikymmenen loppuun mennessä. DNA: n varastoinnin edut ovat melko ilmeisiä, Regalado raportoi. Sen lisäksi, että DNA kestää tuhat kertaa pidempään kuin silikonilaite, se pystyy pitämään kvintillit tavua dataa yhdessä kuutiometriä kohti. Jokainen elokuva, joka on koskaan tehty, voitaisiin tallentaa sokerikuuttua pienempään laitteeseen. Muutto voi lopulta loppua massiivisten, energiaa imevien datakeskusten päivistä, joita vaaditaan seuraamaan kaikkea loistavasta kirjallisuudesta lomakuviin.
