Forscher der North Carolina State University haben einen bahnbrechenden Ansatz für DNA-Datenspeichersysteme entwickelt, der einige der Haupthindernisse für die Entwicklung der Technologie beseitigt.
Letztendlich haben die Wissenschaftler ein System geschaffen, das für den praktischen Gebrauch einfacher zu skalieren ist und uns dem Sehen einen vorläufigen Schritt näher bringt. DNA Speichersysteme werden häufig verwendet.
VERBINDUNG: WAS IST DNA-COMPUTER, WIE FUNKTIONIERT ES UND WARUM IST ES EIN GROSSES ANGEBOT?
Wir sind lebende Beispiele für die Leistungsfähigkeit des DNA-Computing
Ein Hauptvorteil der DNA-Speicherung gegenüber dem Quantencomputer besteht darin, dass wir zweifelsohne wissen, dass sie funktioniert; Jeder von uns ist ein lebendiges Beispiel für die Datenspeicherung und Rechenleistung von DNA-Computing.
Was mehr ist, über 10 Billionen DNA-Moleküle kann sein auf einen Kubikzentimeter zusammengedrückt. Dies bedeutet, dass ein Kubikzentimeter Material theoretisch 10 Billionen Berechnungen gleichzeitig durchführen und bis zu 10 Terabyte Daten enthalten kann. Dies sind um Größenordnungen mehr Informationen als bei vorhandenen Systemen vergleichbarer Größe.
Es sind jedoch einige erhebliche Hürden zu überwinden, wenn das DNA-Computing sein Potenzial ausschöpfen soll.
„Die meisten vorhandenen DNA-Datenspeichersysteme stützen sich auf die Polymerasekettenreaktion PCR, um auf gespeicherte Dateien zuzugreifen. Dies ist sehr effizient beim Kopieren von Informationen, stellt jedoch einige erhebliche Herausforderungen dar“, so Albert Keung, Co-Korrespondent eines Artikels über dieArbeit erzählt SciTechDaily .
„Wir haben ein System namens Dynamic Operations and Reusable Information Storage DORIS entwickelt, das nicht auf PCR basiert. Dies hat uns geholfen, einige der Haupthindernisse für die praktische Implementierung von DNA-Datenspeichertechnologien zu überwinden“, erklärte Keung.
Die Ergebnisse wurden in einem Artikel mit dem Titel "Dynamische und skalierbare DNA-basierte Informationsspeicherung" vorgestellt. veröffentlicht im Tagebuch Naturkommunikation .
Sag Hallo zu DORIS
Gegenwärtige Systeme beruhen weitgehend auf DNA-Sequenzen, die als Primerbindungssequenzen bezeichnet werden. Diese werden an den Enden von DNA-Strängen hinzugefügt, die Informationen speichern.
Letztendlich dient die Primerbindungssequenz der DNA als Dateiname. Wenn ein Benutzer eine bestimmte Datei möchte, ruft er die DNA-Stränge ab, die diese Sequenz tragen.
Eines der Hauptprobleme bei DNA-Computersystemen, die PCR verwenden, besteht darin, dass das System die Temperatur des gespeicherten genetischen Materials drastisch erhöhen und senken muss, um die doppelsträngige DNA auseinander zu reißen und die Primerbindungssequenz aufzudecken.
DORIS verwendet einen praktischeren Ansatz. Anstatt doppelsträngige DNA als Primerbindungssequenz zu verwenden, verwendet DORIS einen „Überhang“, der aus einem einzelnen DNA-Strang besteht. Dies bedeutet, dass DORIS die relevanten Primerbindungssequenzen finden kannohne die doppelsträngige DNA zu stören - ohne drastische Temperaturänderungen.
„Mit anderen Worten, DORIS kann bei Raumtemperatur arbeiten, was die Entwicklung von DNA-Datenmanagementtechnologien, die in realen Szenarien realisierbar sind, erheblich erleichtert“, so James Tuck, Co-Korrespondent des Papiers und Professor für Elektrotechnikund Computertechnik bei NC State, erzählt SciTechDaily .
Sobald DORIS die richtige DNA-Sequenz identifiziert hat, ist es nicht mehr auf PCR angewiesen, um Kopien zu erstellen. Stattdessen transkribiert das System DNA in RNA das dann wieder in DNA transkribiert wird. Frühere Systeme, die PCR verwenden, müssten die Datei im Wesentlichen zerstören, um sie lesen zu können.
„Wir haben einen funktionalen Prototyp von DORIS entwickelt, damit wir wissen, dass er funktioniert“, sagt Keung. „Wir sind jetzt daran interessiert, ihn zu vergrößern, zu beschleunigen und in ein Gerät zu integrieren, das die Prozessherstellung automatisiertes benutzerfreundlich. ”