3D-Darstellung der DNA 4X-Bild / iStock
Wissenschaftler haben eine Methode zum Speichern von Daten entwickelt, die wahrscheinlich nicht veraltet und veraltet sind, wie die Disketten und CDs von gestern.
Forscher der Columbia University haben kürzlich das wachsende Feld der DNA-Datenspeicherung erweitert, indem sie Daten in die DNA lebender Bakterien geschrieben haben. A Wissenschaft Bericht erklärt .
"Diese Arbeit schafft ein direktes digital-biologisches Datenspeicherungs-Framework und erweitert unsere Fähigkeit zum Informationsaustausch zwischen Unternehmen auf Silizium- und Kohlenstoffbasis", so das Team. geschrieben in ihr Papier im Tagebuch Naturchemische Biologie .
Frühe Rückschläge bei der Speicherung von DNA-Daten
Um digitale Daten in der DNA zu speichern, ist ein DNA-Synthesizer erforderlich, um das binäre Datenformat von Nullen und Einsen in organischen Code umzuwandeln. Dazu werden Kombinationen der vier Basen des Moleküls - Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin - angeordnet.
Diese Methode wirft eine Reihe von Problemen auf. Dazu gehört die Tatsache, dass die Arbeit des Synthesizers umso ungenauer ist, je länger der Code ist. Bisher haben Forscher dies umgangen, indem sie den Code in Blöcke aufgeteilt haben, die dann sein müssendurch DNA-Sequenzer zusammengesetzt.
Die Synthese von Daten für die DNA-Speicherung ist ebenfalls eine unglaublich kostspielige Praxis. Die Preise für die Synthese von 1 Megabit Informationen können bis zu 3500 US-Dollar betragen. Ein weiteres Problem ist die Tatsache, dass sich die DNA im Laufe der Zeit verschlechtert, was bedeutet, dass die Datenspeicherung nicht ewig dauert.
Untersuchung der Vorteile der Speicherung von DNA-Daten in lebenden Organismen
Um eine Lösung zu finden, versuchten die Forscher der Columbia University herauszufinden, ob die Speicherung von DNA-Daten mit lebenden Organismen durchgeführt werden kann.
Sie stellten fest, dass die Speicherung von Daten in einem lebenden Organismus tatsächlich viel länger dauerte. Darüber hinaus konnte sie auch an die Nachkommen des Organismus weitergegeben werden, was zu einer noch längeren Lebensdauer führte.
Das Team unter der Leitung von Harris Wang aus Kolumbien hat in den letzten zwei Jahren an der DNA-Studie über lebende Organismen gearbeitet. In ihrer zuletzt veröffentlichten Entwicklung konnte das Team 72 Datenbits in eine Population von Bakterienzellen codieren, um die zu schreibenWörter "Hallo Welt!".
Die Forscher verwendeten die Gen-Editing-Technik CRISPR um neue Sequenzen in DNA zu spleißen und zu bearbeiten, damit diese die Daten in den aktiven Genen speichern können.
Wir sind lebende Darstellungen der Kraft der DNA-Speicherung
Natürlich sind 72 Bit eine dürftige Datenmenge, obwohl dies ein Anfang ist. "Wir werden nicht mit den aktuellen Speichersystemen konkurrieren", sagte Wang. Wissenschaft .
Das Columbia-Team muss auch einen Weg finden, um das Problem zu umgehen, dass Daten Mutationen und Replikationen der DNA der Bakterien überleben.
Dennoch argumentieren Wissenschaftler auf diesem Gebiet, dass die Speicherung von DNA eine lohnende Angelegenheit ist. Jeder von uns ist schließlich eine lebendige Repräsentation. der Datenspeicherung und Rechenleistung von DNA-Computing.
Darüber hinaus können mehr als 10 Billionen DNA-Moleküle in einen Kubikzentimeter gepresst werden. Theoretisch könnte ein Kubikzentimeter Material 10 Billionen Berechnungen gleichzeitig durchführen und erstaunliche 10 Terabyte Daten enthalten - Größenordnungen mehr Informationen, als auf dem entsprechenden Platz in heutigen Computern gespeichert werden können.
Andere Studien haben kürzlich auch das Gebiet der DNA-Speicherung erweitert. Forscher der North Carolina State University zum Beispiel kürzlich Entwicklung eines neuen DNA-Datenverwaltungssystems genannt DORIS, das bei Raumtemperatur arbeitet.
Einer der Forscher, James Tuck, sagte, die Technologie mache es "viel einfacher, DNA-Datenmanagementtechnologien zu entwickeln, die in realen Szenarien realisierbar sind."
Obwohl die Arbeit der Forscher der Columbia University zweifellos ein früher Schritt auf dem neuen Gebiet der DNA-Speicherung ist, ist das Versprechen sicherlich da. Durch die Verwendung der CRISPR-Geneditierung können Forscher möglicherweise eine enorm leistungsstarke Funktion freischalten. neue Form des Rechnens das mit der vielbeschworenen Revolution des Quantencomputers konkurriert oder diese sogar übertrifft.