امکان ذخیره‌سازی و پردازش داده‌ها در DNA فراهم شد – تک ناک

اخیراً با طراحی فناوری جدید، دانشمندان می توانند پتابایت داده ها را برای هزاران یا حتی میلیون ها سال در DNA ذخیره و پردازش کنند.

به گفته تکنوک، شما در انگشت کوچک خود ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات بیشتری نسبت به بهترین هارد دیسک الکترونیکی دارید.

در واقع، هر سلول در بدن شما می تواند حدود 800 مگابایت داده را در خود جای دهد و شما از تریلیون ها سلول تشکیل شده اید، بنابراین هر یک از ما انسان ها یک مرکز داده بسیار متراکم، متحرک و سخنگو هستیم.

بنابراین جای تعجب نیست که دانشمندان در حال انجام تحقیقات بی شماری برای بهره برداری از این سیستم ذخیره سازی داده های طبیعی فوق العاده کارآمد هستند.

البته باید گفت که این کار با موانع زیادی روبروست. کار با DNA نسبتاً شکننده است، نوشتن، خواندن، انتقال و دستکاری اطلاعات روی آن دشوار است.

با این حال، در یک مطالعه جدید، محققان ادعا می کنند که سیستم جدیدی طراحی کرده اند که می تواند این مشکلات را حل کند.

کلید حل این موانع یک ماده پلیمری نرم است که به عنوان یک داربست برای DNA عمل می کند و می تواند برای ذخیره سازی طولانی مدت حل شود و نیاز به بازیابی آب دارد.

اورلین وولف، یکی از محققان این مطالعه گفت: ما مجموعه‌ای از ساختارهای پلیمری ایجاد کردیم که آنها را دندریکولوئید می‌نامیم. آنها در مقیاس کوچک ایجاد می شوند، اما به صورت سلسله مراتبی از یکدیگر منشعب می شوند و شبکه ای از نانوالیاف را تشکیل می دهند.

او توضیح داد: «این شکل ساختاری با سطح بالایی ایجاد می‌کند که به ما امکان می‌دهد DNA را بین نانوالیاف بدون از دست دادن چگالی داده‌ای که در وهله اول برای ذخیره‌سازی داده‌ها جذاب می‌کند، قرار دهیم.»

این روش اجازه می دهد تا داده ها با چگالی بسیار بالا (10 پتابایت بر سانتی متر مکعب) ذخیره شوند.

دندریکولوئید می‌تواند کویل‌ها را بهتر از DNA خالی حفظ کند و می‌تواند بیش از 170 چرخه آب‌گیری/هیدراتاسیون مجدد را در مقایسه با 60 چرخه خالی انجام دهد.

همانند سایر فناوری‌های داده‌های DNA، این فناوری می‌تواند برای ذخیره‌سازی بایگانی طولانی‌مدت مناسب باشد.

محققان انتظار دارند نیمه عمر DNA ذخیره شده روی نانوالیاف پلیمری در فریزر 4 درجه سانتی گراد حدود 6000 سال باشد و اگر در دمای 18- درجه سانتی گراد منجمد شود تا 2 میلیون سال می رسد.

برای نوشتن داده ها روی DNA، الگوریتم ها ابتدا آن را به دنباله هایی از اسیدهای نوکلئیک (حروف آشنای ACGT در کد DNA) تبدیل می کنند.

برخی از اطلاعات را می توان با استفاده از مولکول های RNA که داده ها را از DNA کپی می کند و سپس این RNA را توالی می کند، بازیابی کرد.

این بدان معناست که برخلاف برخی از فناوری‌های موجود، برای خواندن DNA لازم نیست آن را از بین ببرید.

این سیستم جدید همچنین امکان انجام محاسبات مستقیم در DNA با استفاده از آنزیم ها را فراهم می کند. این مشکل با حل مسائل سه در سه شطرنج و سودوکو با استفاده از این سیستم نشان داده شد.

کوین لین، نویسنده اول این مطالعه گفت: «توانایی تشخیص اطلاعات DNA از نانوالیاف ذخیره شده روی آنها به ما امکان می دهد بسیاری از عملکردهای مشابهی را انجام دهیم که می توان با استفاده از دستگاه های الکترونیکی انجام داد.

او توضیح داد: «ما می‌توانیم اطلاعات DNA را مستقیماً از سطح ماده بدون آسیب رساندن به آن کپی کنیم. رانندگی کنید.»

لین تاکید کرد: “به طور کلی، این سیستم به ما کمک می کند تا طیف کاملی از عملکردهای محاسباتی را انجام دهیم و داده های DNA را ذخیره کنیم.”

سیستم جدید می تواند راه را نه تنها برای ذخیره داده های DNA، بلکه برای توسعه کل رایانه ها هموار کند.

این تحقیق در مجله Nature Nanotechnology منتشر شده است.

منبع: دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی