«Биологическая камера» хранит данные в ДНК живых бактерий
Ученые разработали новый способ использования невероятной плотности хранения данных в ДНК. «Биологическая камера» впечатывает изображения в ДНК живых клеток, помечая их штрих-кодами для извлечения данных.
Как и в случае со многими другими технологиями, природа значительно превзошла нас, когда дело доходит до хранения данных. ДНК может хранить информацию более эффективно, чем любая система, которую придумали люди, втиснув до 215 миллионов ГБ данных в один грамм материала.
Более того, при правильных условиях информация может храниться тысячелетия или, может быть, даже дольше, поэтому неудивительно, что ученые пытаются найти способы хранения данных в ДНК.
Но, конечно, есть и препятствия — ДНК сложно синтезировать искусственно, и она может быть хрупкой, что затрудняет ее использование в необходимых больших масштабах.
Теперь ученые из Национального университета Сингапура (NUS) разработали многообещающий новый метод записи данных в ДНК и считывания их обратно. Они говорят, что эта техника работает как биологическая версия цифровой камеры, и поэтому они назвали ее «BacCam».
«Представьте ДНК внутри клетки как непроявленную фотопленку», — говорит доцент По Чуе Лу, руководитель исследования. «Используя оптогенетику — метод, который контролирует активность клеток с помощью света, похожего на механизм затвора камеры, — нам удалось получить «изображения», запечатлевая световые сигналы на «пленке» ДНК».
По сути, лазеры красного и синего света используются для запуска экспрессии генов в специально сконструированных бактериях, которые кодируют данные в их ДНК.
Существующие методы штрихового кодирования используются для маркировки данных уникальными идентификационными метками, которые затем можно систематизировать и извлекать с помощью алгоритмов машинного обучения.
В ходе испытаний ученые показали, что систему BacCam можно использовать для захвата и хранения нескольких изображений одновременно.
Важно отметить, что проще, дешевле и эффективнее использовать живые бактерии, чем синтезировать искусственную ДНК с нуля, и эти клетки легче поддерживать в нормальных условиях.
«Используя возможности ДНК и оптогенетических цепей, мы создали первую «живую цифровую камеру», которая предлагает экономичный и эффективный подход к хранению данных ДНК», — говорят ученые.
«Наша работа не только исследует дальнейшие области применения хранения данных в ДНК, но и преобразует существующие технологии сбора данных в биологическую основу. Мы надеемся, что это заложит фундамент для дальнейших инноваций в области записи и хранения информации».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.