Создана технология хранения данных в ДНК

Как и во многих технологиях, природа превзошла нас в плане хранения данных — всего один грамм ДНК может хранить 215 миллионов ГБ данных. Но искусственные системы хранения данных ДНК вскоре могут стать более практичными, благодаря новой технологии под названием DORIS, которая может читать и записывать файлы при комнатной температуре, не повреждая ДНК.

Каждая клетка нашего тела содержит умопомрачительное количество информации, закодированной в виде ДНК. Использование ее в качестве системы хранения данных — невероятно захватывающая перспектива, и ученые говорят, что экстремальная плотность позволит нам хранить весь доступный интернет – примерно 700 миллиардов ГБ – в небольшой коробке.

Вместе с этой плотностью приходит и долголетие. Наши лучшие твердотельные накопители и диски Blu-Ray имеют срок службы не более нескольких десятилетий, да и то только в том случае, если они содержатся в оптимальных условиях. С другой стороны, ДНК потенциально может существовать миллионы лет.

К сожалению, в настоящее время применение ее не практично в больших масштабах из-за некоторых сложных процессов чтения и записи данных. Но в новом исследовании ученые из Университета Северная Каролина (NCSU) совершили прорыв в преодолении некоторых из этих барьеров.

«Большинство существующих систем хранения данных ДНК полагаются на полимеразную цепную реакцию (ПЦР) для доступа к сохраненным файлам, что очень эффективно при копировании информации, но представляет некоторые значительные проблемы”, — говорит Альберт Кеунг, соавтор исследования.

“Мы разработали систему под названием «Динамические операции и многоразовое хранение информации», или «DORIS», которая не зависит от ПЦР. Это помогло нам преодолеть некоторые ключевые препятствия, стоящие на пути практического внедрения технологий хранения данных ДНК.”

В системах, построенных на ПЦР, информация кодируется в цепочках ДНК, которые свободно плавают в «генетическом супе». Связывающие праймеры последовательности прикрепляются к концам этих цепей и действуют как имена файлов.

Когда требуется конкретный файл, ПЦР используется для поиска в супе правильной последовательности связывания праймера, и информация в прикрепленной цепи ДНК извлекается и копируется.

Проблема заключается в том, что для достижения этой последовательности связывания праймера суп необходимо нагреть, а затем охладить, чтобы разорвать двухцепочечную ДНК на части. Это постепенно разрушает исходные файлы, и это означает, что технологии нагрева и охлаждения должны быть интегрированы. Все это затрагивает практичность систем хранения данных ДНК.

Но исследователи говорят, что их система обходит эти проблемы. Это звучит просто — связывающие праймеры последовательности DORIS состоят из одноцепочечного хвоста ДНК. Это позволяет системе находить и извлекать файлы без необходимости вскрывать закодированные данными нити ДНК.

“Другими словами, DORIS может работать при комнатной температуре, что делает гораздо более возможным разработку технологий управления данными ДНК, которые жизнеспособны в реальных сценариях”, — говорят ученые.

В настоящее время DORIS является эффективным доказательством концепции, но исследователи планируют продолжить работу над ней, чтобы сделать систему более эффективной.

“Мы разработали функциональный прототип, поэтому мы знаем, что он работает. Теперь мы заинтересованы в его масштабировании, ускорении и внедрении в устройство, которое автоматизирует процесс, делая его удобным для пользователя.”

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.