Koliko god efikasni sistemi za elektronsko skladištenje podataka mogu biti, oni nemaju ništa o sopstvenoj verziji prirode – DNK. Nova tehnika za upisivanje podataka u DNK funkcioniše kao štamparska mašina i čini je dovoljno lakim da svako može to da uradi.
Pisanje podataka u DNK obično uključuje sintetizovanje lanaca jedno po jedno slovo, poput navlačenja perli na kanap. To je očigledno veoma spor proces, posebno kada može postojati milijarde tih slova, ili baza, u datoj DNK sekvenci.
Ali nova štamparska mašina za DNK drastično ubrzava proces. Tim je napravio set od 700 DNK kockica, od kojih svaka sadrži 24 baze, koje rade kao pokretni komadi. Oni se mogu rasporediti u željeni redosled, a zatim koristiti za „štampanje“ njihovih podataka na lancima DNK šablona.
Umesto da piše jedan po jedan bit, ova štamparska mašina ubrzava do 350 bita istovremeno, po reakciji.
Da bismo pojednostavili proces, podaci nisu kodirani u uobičajena GCAT slova DNK, već u poznata slova i nule binarnog koda. U ovom slučaju, hemijski markeri su bili pričvršćeni za neke DNK cigle, ali ne i za druge – oni sa markerima su predstavljali jedinice, a oni bez njih su nule.
Tim je testirao tehniku skladištenjem slika, uključujući 16.833 bita za drevno kinesko trljanje tigra, i fotografiju pande sačinjenu od preko 252.500 bita. Posle izvesnog podešavanja, 100 procenata podataka moglo bi da se povrati korišćenjem standardnih metoda čitanja DNK.
Da bi pokazao koliko jednostavno može biti korišćenje, tim je sproveo eksperiment sa 60 ljudi. Učesnici su koristili softversku platformu pod nazivom iDNAdrive da kodiraju delove teksta po svom izboru, ukupne veličine oko 5.000 bita. Podaci su uspešno pročitani sa tačnošću od 98,58 odsto.
Privlačnost skladištenja DNK podataka je jasna. Kao prvo, neverovatno je gust – procenjeno je da možete da uskladištite više od 10 milijardi gigabajta podataka u samo 1 cm 3 DNK. Još bolje, pohranjeni pod pravim uslovima, ovi podaci mogu trajati hiljadama ili čak milionima godina, što ih čini odličnim arhivskim sistemom.
Čitanje podataka iz DNK je relativno brzo, ali pisanje je usko grlo. Isto se moglo reći i za tekst u antičko doba, pa su istraživači u novoj studiji primenili slično rešenje.
Pronalazak štampe pokretnim slovima omogućio je prve masovno proizvedene tekstove. Pojedinačni znakovi na sopstvenim malim markama mogli bi se rasporediti u velike blokove, da bi se brzo štampalo mnogo kopija. Inspiracija za molekularni pokretni tip došla je iz načina na koji naše ćelije čuvaju i obrađuju podatke.
Svaka ćelija u vašem telu sadrži vaš kompletan genom. Ono što razlikuje ćelije u različitim tkivima je dodatni sloj informacija koji se naziva epigenom. Priloženi hemijski markeri pokazuju koji geni treba uključiti ili isključiti da bi ćelije mogle da obavljaju različite uloge.
Drugim rečima, ako je vaše telo kompanija, svaki zaposleni dobija isti priručnik, ali različita odeljenja – mozak, jetra, koža, itd. – imaju različita poglavlja istaknuta, tako da ćelije znaju specifične informacije koje su im potrebne da obavljaju svoj posao .
Za novu presu za štampanje DNK, ovi markeri, ili metil grupe, drže informacije koje se zapisuju i čitaju. DNK cigle su pokretni delovi, a prazni lanci DNK šablona su papir.
Kada je potrebna određena sekvenca, odgovarajuće cigle se biraju i stavljaju u rastvor sa šablonom. Jednom tamo, cigle se vezuju za određene regione duž DNK šablona.
Konačno dolazi mastilo. Enzim kopira sve metil grupe iz cigli na svaki deo DNK šablona. Kasnije, uređaj za sekvenciranje nanopora tada može pročitati obrazac jedinica i nula da bi ponovo napravio sačuvane digitalne datoteke.
Pošto se cigle same sastavljaju na lancu DNK šablona, mnogo pisanja se dešava odjednom, a ne malo po malo. Ubrzavanje procesa i omogućavanje pristupa ne-naučnicima moglo bi pomoći da DNK postane održiv medijum za skladištenje podataka.
Rad je objavljen u časopisu Priroda.
