«Химические нейроны» находят и обрабатывают данные, хранящиеся в ДНК
Ученые экспериментировали со способами использования ДНК в качестве носителя данных, но из нее трудно извлекать записанные данные и манипулировать ими. Теперь исследователи разработали «химические нейроны», которые могут проводить вычисления с данными, хранящимися в ДНК, и легко считывать ответы.
Современные системы хранения данных могут впечатлять, но, как и во многих других случаях, природа сделала это намного эффективнее, чем все, чего мы достигли.
Один грамм ДНК может хранить до 215 миллионов ГБ данных, что теоретически означает, что содержимое всего Интернета может храниться в чем-то размером с обувную коробку. Более того, при правильных условиях ДНК может существовать тысячи или даже миллионы лет.
Поэтому неудивительно, что ученые ищут способы использовать это. Одни команды исследователей изучают, как лучше хранить информацию в ДНК, в то время как другие изучают, как улучшить плотность данных, стабильность и простоту записи или чтения из ДНК.
В новом исследовании ученые из CNRS, ESPCI Paris-PSL и Токийского университета сосредоточились на улучшении способов поиска конкретных фрагментов данных, хранящихся в ДНК, и выполнении расчетов с ними.
Они создали «химические нейроны», используя три фермента, которые имеют определенные реакции друг с другом, что позволяет им передавать информацию, как это делают естественные нейроны в мозге.
Затем эти нейроны были структурированы в архитектуру, объединяющую несколько слоев, которые функционируют как нейронная сеть.
Такие «химические нейроны» способны выполнять вычисления на основе данных, хранящихся в каплях, содержащих ДНК, и выражать результаты, испуская флуоресцентные сигналы, которые могут быть интерпретированы другими инструментами.
Используя микрофлюидные системы для сокращения ферментативных реакций, ученые говорят, что могут иметь место десятки тысяч таких реакций.
Этот метод может не только помочь найти и обработать данные, содержащиеся в огромных базах данных ДНК, но и в конечном итоге помочь обнаружить биомаркеры заболеваний в анализах крови или других жидких биоптатах.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.