ДНК съхранението е удивително, когато говорим за плътност на данните
(снимка: CC0 Public Domain)
Съхранение на данни върху ДНК в малки капсули ще помогне на изследователите в тази сфера да намалят нивото на грешки и ще предотврати загуба на информация. Предложената технология позволява четене на до 25 файла едновременно, при загуба на 0,3% от файла след три четения, спрямо 35% при съществуващите методи.
ДНК съхранението е удивително природно решение по отношение на плътността на данните. Цялата информация от интернет може да бъде записана на ДНК в обема на кутия за обувки. Учените отдавна се опитват да направят това и вече имат известни успехи.
Използвайки само четири естествени азотни основи за кодиране на данни в ДНК, 215 PB данни могат да бъдат записани в обема на кутия за обувки. Но ако синтезираме изкуствени азотни основи и ги доведем до 11 базови кода, тогава количеството данни, съхранявани в „кутията”, може да се удвои, отбелязва NewAtlas в описанието на нова разработка.
С правилния подход тази информация може да се съхранява милиони години, за разлика от данните на твърдите дискове и SSD. Някой ден това ще се случи, но засега изследователите се опитват да решат редица проблеми, свързани със записа на ДНК. По-специално, това е проблемът с унищожаването на данни при многократен достъп и като следствие – увеличаване на грешките и загубата на данни.
В нова статия, публикувана в научното издание Nature, група изследователи предлагат интересна техника за защита и етикетиране на информационния ДНК носител. Технологията предпазва носителя от унищожаване по време на четене, улеснява сортирането на ДНК файлове и позволява създаване на роботизирани библиотеки.
Основният процес за работа с информация, записана върху ДНК, се случва по следния начин: в „супа” от ДНК носители се подава „праймер”, който стартира PCR реакция (полимеразна верижна реакция) с репликация на желания „файл”. Всеки „файл” е записана ДНК верига, маркирана по определен начин, а праймерът се прилепва към нея и започва процеса на репликация.
Съвременните инструменти за дешифриране на ДНК се нуждаят от милиони идентични последователности, за да дешифрират надеждно един „файл”. Всяко подобно „четене” въвежда грешки и в крайна сметка унищожава информацията. Това прави трудна работата с множество „файлове” едновременно.
Микрокапсули с ДНК, белязани с флуоресцентни етикети под микроскоп
(снимка: Tom de Greef)
За да избегнат всичко това, учените затварят ДНК файла в полимерна капсула, но при нагряване до температура над 50°C. PCR започва при по-ниска температура, след което при нагряване оригиналният „файл” се крие в капсула и процесът продължава без него. Това позволява да се защитят оригиналните данни по време на четене (репликация), а също така да се присвоява етикет на всеки „файл” – в случая това е флуоресценция с различни нюанси.
„Светенето” дава възможност да се роботизират каталогизирането и последващата селекция на файлове – това е начинът за създаване на библиотеки. За разчитане на репликираната ДНК е достатъчно системата да се охлади и да се изолира от нея всичко, което е било възпроизведено по време на PCR процеса. Така оригиналният ДНК носител остава незасегнат от PCR процеса, без грешки в структурата си и запазвайки цветния знак, по който може да се сортира.
Според изследователите, предложената техника позволява четене на до 25 файла едновременно при само 0,3% загуба от файла след три четения, докато при съществуващите методи загубата е 35%.
„Сега просто трябва да изчакаме цената на синтеза на ДНК да падне още повече”, казва Том де Грийф, водещ автор на изследването. „Тогава оборудването ще бъде готово за употреба”.