De-a lungul istoriei umane, oamenii au venit cu tot felul de sisteme de stocare a datelor - de la inscripții cuneiforme și cizelate până la hard disk-uri și discuri compacte. Dar toate au un lucru în comun: la un moment dat, se degradează.
De aceea, cercetătorii au fost în căutarea de a găsi stocarea mai durabilă a datelor, precum diamantele și chiar ADN-ul. Acum, pentru prima dată, relatează Gina Kolata la The New York Times, oamenii de știință au codificat un scurt film în ADN-ul celulelor vii folosind tehnica CRISPR-editare a genelor Cas - o mișcare care ar putea duce la înregistrarea celulară a datelor de sănătate. Și-au publicat rezultatele în această săptămână în revista Nature.
Conceptul din spatele stocării datelor ADN este relativ simplu. În timp ce fișierele digitale sunt stocate în esență prin înregistrarea unei serii a numerelor 0 și 1, ADN-ul poate stoca aceleași date prin codificarea informațiilor în cele patru nucleobaze ale sale, A, G, C și T.
După cum raportează Robert Service la Science, oamenii de știință au făcut acest lucru tocmai din 2012, când geneticienii au codificat pentru prima dată o carte de 52.000 de cuvinte în ADN. Deși inițial ineficientă, în timp tehnologia s-a îmbunătățit. În martie, o echipă de cercetători a raportat că au codat șase fișiere, inclusiv un sistem de operare pentru computer și un film în fragmente sintetice de ADN.
Pentru acest ultim studiu, cercetătorii au ales un film al unui cal în galop înregistrat de fotograful britanic Eadweard Muybridge în 1878, una dintre primele imagini cinematografice înregistrate vreodată, surprinse în încercarea de a descoperi dacă caii alergați au avut vreodată cei patru metri distanță de sol.
Cercetătorii au folosit sistemul CRISPR-Cas pentru a transfera ADN-ul în bacterii. Acest sistem valorifică puterea apărării imunitare bacteriene de a modifica ADN-ul bacteriei, explică Ian Sample pentru The Guardian . Când virusurile invadează, bacteriile trimit enzime pentru a tăia codul genetic al virusului. Și încorporează fragmente din ADN-ul virusului în propria structură pentru a-și aminti invadatorul în caz de atacuri viitoare. Oamenii de știință pot manipula acest sistem, controlând care părți ale ADN-ului se lovește de o călătorie în genomul bacterian.
Cercetătorii au creat o catena sintetică de ADN care conține un bloc de cinci cadre al acestui videoclip, precum și o imagine a unei mâini - literele nucelobazelor reprezentând nuanța și poziția pixelilor fiecărei imagini. „Oamenii de știință au alimentat apoi firele ADN-ului bacteriei E. coli” scrie Sample. „Bug-urile au tratat benzile de ADN ca virusurile invadatoare și le-au adăugat cu atenție la genomul lor”.
„Am livrat materialul care codifica imaginile calului cu un cadru la un moment dat”, necunoscientul Harvard, Seth Shipman, spune primul exemplu al studiului. Apoi, când am secvențiat bacteriile, ne-am uitat unde au fost ramele din genom. Asta ne-a spus ordinea în care ar trebui să apară cadrele. ”
După cum raportează exemplul, cercetătorii au permis bacteriilor să se înmulțească timp de o săptămână, trecând ADN-ul în mai multe generații. Când au secvențiat genomul bacteriilor, au fost capabili să reconstruiască imaginile codate cu o precizie de 90%.
Deși ar fi cool să avem trilogia The Lord of the Rings codificată în ADN-ul tău într-o zi, Shipman îi spune lui Kolata că acesta nu este chiar scopul acestei cercetări. În schimb, speră că tehnica ar putea duce la înregistratoare moleculare care ar putea colecta date de la celule în timp.
„Vrem să transformăm celulele în istorici”, spune Shipman într-un comunicat de presă. „Avem în vedere un sistem de memorie biologică mult mai mic și mai versatil decât tehnologiile de astăzi, care va urmări multe evenimente neintruziv în timp.”
În cele din urmă, Shipman speră să folosească tehnica pentru a studia dezvoltarea creierului. În loc să încerce să observe celulele creierului prin tehnici imagistice sau prin operații, aceste înregistratoare moleculare ar colecta date de-a lungul timpului de la fiecare celulă din creier, care ar putea fi apoi decodate de cercetători.
Dar ziua respectivă este încă o cale de plecare, iar cercetările actuale sunt doar o dovadă a conceptului. „Ceea ce ne arată acest lucru este că putem obține informațiile, putem extrage informațiile și putem înțelege și cum funcționează calendarul”, spune Shipman pentru Sample.
În timp ce Shipman este concentrat pe sănătate, lumea tehnologiei ia în calcul și aceste studii ADN. Antonio Regalado la MIT Technology Review raportează că, în mai, Microsoft a anunțat că dezvoltă un dispozitiv de stocare ADN și speră să funcționeze o versiune a acestuia până la sfârșitul deceniului. Avantajele stocării ADN-ului sunt destul de evidente, relatează Regalado. Nu numai că ADN-ul durează de o mie de ori mai mult decât un dispozitiv de siliciu, ci poate deține un octet de cvintila octeți de date într-un milimetru cub. Fiecare film făcut vreodată ar putea fi păstrat într-un dispozitiv mai mic decât un cub de zahăr. Mișcarea ar putea încheia în cele din urmă zilele unor centre de date masive, care suge energie, care sunt necesare pentru a ține evidența a toate lucrurile, de la literatura excelentă la fotografiile de vacanță.
