Key takeaways
- Forskere har fundet en måde at udvide DNA's evne til at opbevare information.
- Det er en del af en indsats at bruge DNA til lagring af computerdata.
-
Data, der opbevares i DNA-lager, kan potentielt genfindes efter tusinder af år.
Du kan måske en dag udskifte din harddisk med en lagerenhed lavet af DNA, og det kan være en langtidsholdbar måde at gemme information på.
Forskere udtænkte for nylig en metode til at udvide DNA's datalagring ved kunstigt at udvide DNA-alfabetet. Det er en del af en bred indsats at bruge DNA til at opbevare computeroplysninger.
"DNA er 1 million gange tættere end den tætteste almindelige digitale lagringsenhed," fort alte Luis Ceze, en professor i datalogi og teknik, der studerer DNA-lagring ved University of Washington, til Lifewire i et e-mailinterview.
Langvarig opbevaring
DNA indeholder fire kemikalier - adenin, guanin, cytosin og thymin - ofte refereret til med initialerne A, G, C og T. De danner den berømte dobbelthelix i kombinationer, som videnskabsmænd kan afkode eller sekvensere. Forskerne udvidede DNA's allerede brede kapacitet til informationslagring ved at tilføje syv syntetiske nukleobaser til den eksisterende fire-bogstavs lineup.
"Forestil dig det engelske alfabet," sagde Kasra Tabatabaei, en forsker ved Beckman Institute for Advanced Science and Technology og medforfatter på denne undersøgelse, i en pressemeddelelse. "Hvis du kun havde fire bogstaver at bruge, kunne du kun skabe så mange ord. Hvis du havde det fulde alfabet, kunne du producere ubegrænsede ordkombinationer. Det er det samme med DNA. I stedet for at konvertere nuller og ettaller til A, G, C og T, kan vi konvertere nuller og etaller til A, G, C, T og de syv nye bogstaver i lageralfabetet."
Forskerholdet var det første, der brugte kemisk modificerede nukleotider til informationslagring i DNA, men de måtte finde en ny måde at fortolke det på. De kombinerede maskinlæring og kunstig intelligens (AI) for at udvikle en DNA-sekvensudlæsningsbehandlingsmetode til at detektere modificerede kemikalier fra naturlige kemikalier.
"Vi prøvede 77 forskellige kombinationer af de 11 nukleotider, og vores metode var i stand til at differentiere hver af dem perfekt," Chao Pan, en kandidatstuderende ved University of Illinois Urbana-Champaign og en medforfatter på dette undersøgelse, sagde i pressemeddelelsen. "Den dybe læringsramme som en del af vores metode til at identificere forskellige nukleotider er universel, hvilket gør det muligt at generalisere vores tilgang til mange andre applikationer."
Et punkt i DNA's fordel som lagringsmedium er dets holdbarhed. "Tænk 1000-vis af år - husk det gamle DNA, der er blevet fundet," sagde Ceze.
DNA bliver aldrig forældet.
Forskere kan sekventere fossiliserede tråde for at afdække genetiske historier og puste liv i forsvundne landskaber.
"På et tidspunkt, hvor vi står over for hidtil usete klimaudfordringer, kan betydningen af bæredygtige lagringsteknologier ikke overvurderes," sagde Olgica Milenkovic, professor i elektro- og computerteknik og medforfatter til undersøgelsen. nyhedsmeddelelse. "Nye, grønne teknologier til DNA-optagelse dukker op, som vil gøre molekylær lagring endnu vigtigere i fremtiden."
Opbevaring af alle vores ting
DNA kunne være det perfekte sted at opbevare menneskehedens spirende data. En nylig rapport anslår, at folk i 2020 genererede data svarende til 400 milliarder terabyte eller 40 'skoæsker' med DNA-datalagring.
Praksisen med at gemme dine oplysninger om DNA kommer tættere på virkeligheden. "Til opbevaring af små værdifulde data er DNA levedygtigt i dag - tænk 100-vis af MB'er," sagde Ceze.
Femten teknologivirksomheder og institutioner dannede sidste år en alliance for at fremme lagring af DNA-data. Microsoft sagde, at det havde demonstreret et fuldt automatiseret system, der er i stand til at lagre og hente data fra DNA; virksomheden har også gemt 1 GB data i DNA og gendannet dem.
Men Ceze forudser, at der vil gå fem til 10 år, før DNA kan konkurrere med almindelige backup-løsninger som optiske harddiske. De sidste tre år har set en eksplosion af interesse for teknologien
"DNA vil aldrig blive forældet," sagde Ceze. "Der er en naturlig 'luftsp alte', som er ønskværdig af hensyn til sikkerheden. [Men] disse er meget ønskværdige egenskaber til langtidsopbevaring."
