Syntetická fosília ako kľúč USB. DNA úložisko môže uchovať digitálne dáta na milióny rokov

Ska­me­ne­né kos­ti mô­žu ucho­vá­vať ge­ne­tic­ký ma­te­riál stá­ti­sí­ce ro­kov. To in­špi­ro­va­lo švaj­čiar­skych ved­cov pod ve­de­ním Ro­ber­ta Gras­sa vy­vi­núť „syn­te­tic­kú fo­sí­liu" tým, že ulo­žia dá­ta do špi­rá­ly DNA a po­tom ju za­puz­dria ochran­nou vrstvou sk­la.

Na­še di­gi­tál­ne dá­ta ucho­vá­va­me po­mo­cou tech­no­ló­gií, kto­ré umož­ňu­jú prá­cu s ni­mi v krát­ko­do­bom ho­ri­zon­te, no nie sú vhod­né na sku­toč­ne dl­ho­do­bú ar­chi­vá­ciu. Štan­dar­dné pev­né dis­ky ne­pos­lú­žia dlh­šie ako nie­koľ­ko de­sať­ro­čí, na­vy­še mô­žu byť poš­ko­de­né vply­vom vy­so­kej tep­lo­ty, vl­hkos­ti, mag­ne­tic­ké­ho po­ľa, prí­pad­ne me­cha­nic­ky. Do­kon­ca aj dis­ky SSD, kto­ré sú me­nej ná­chyl­né na me­cha­nic­ké poš­ko­de­nie, mô­žu stra­tiť dá­ta, ak sú nie­koľ­ko me­sia­cov od­po­je­né od na­pá­ja­nia.

Nas­ky­tá sa však jed­no za­ují­ma­vé rie­še­nie - uk­la­da­nie di­gi­tál­nych dát po­mo­cou re­ťaz­cov DNA. Mož­no sa to zdá tro­cha pri­tiah­nu­té za vla­sy, ale exis­tu­je nie­koľ­ko veľ­mi dob­rých dô­vo­dov, kto­ré z to­ho ro­bia at­rak­tív­nu zá­le­ži­tosť. Pre­dov­šet­kým DNA mô­že uk­la­dať in­for­má­cie s neu­ve­ri­teľ­nou hus­to­tou dát - je­di­ná ži­vá bun­ka mô­že ob­sa­ho­vať mi­lió­ny nuk­leó­no­vých báz, pri­čom kaž­dá mô­že pred­sta­vo­vať as­poň je­den bit in­for­má­cie, tak­že hus­to­ta dát sa blí­ži jed­né­mu pe­ta­baj­tu (mi­lió­nu gi­ga­baj­tov) na ku­bic­ký mi­li­me­ter.

Pri­daj­me k to­mu sku­toč­nosť, že za ideál­nych pod­mie­nok mô­žu fo­sí­lie za­cho­vať ge­ne­tic­ký ma­te­riál na mi­lió­ny ro­kov, a má­me tu ideál­ne­ho kan­di­dá­ta na dl­ho­do­bé uk­la­da­nie dát.

A prá­ve to sa sna­ží do­siah­nuť Dr. Ro­bert Grass a je­ho tím v Züri­chu. Us­ku­toč­ni­li pre­to za­ují­ma­vý po­kus. Ulo­ži­li 83 ki­lo­baj­tov in­for­má­cií (za­kla­da­ciu lis­ti­nu Švaj­čiarska z ro­ku 1291 a Ar­chi­me­do­vu me­tó­du vy­tvá­ra­nia me­cha­nic­kých teo­rém) do 4991 seg­men­tov DNA, z kto­rých kaž­dý mal 158 nuk­leo­ti­dov.

Po­tom, aby chrá­ni­li DNA pred de­ge­ne­ro­va­ním v prie­be­hu ča­su, ved­ci vy­tvo­ri­li „syn­te­tic­kú fo­sí­liu", za­puz­dri­li ju do 150-na­no­met­ro­vých gu­ľô­čok oxidu kre­mi­či­té­ho, kto­ré brá­nia to­mu, aby ge­ne­tic­ký ma­te­riál che­mic­ky rea­go­val s pros­tre­dím. Ak chce­te dá­ta opäť pre­čí­tať, tre­ba gu­ľôč­ky vlo­žiť do fluori­do­vé­ho roz­to­ku, kto­rý roz­púš­ťa oxid kre­mi­či­tý, ale DNA ne­na­rú­ša.

Di­gi­tál­ne sys­té­my ur­če­né na uk­la­da­nie dát na veľ­mi dl­hý čas mu­sia mať veľ­mi vy­so­kú úro­veň te­pel­nej od­ol­nos­ti. Prá­ve ta­kú­to úro­veň ochra­ny za­bez­pe­ču­je za­puz­dre­nie DNA do oxidu kre­mi­či­té­ho (sk­la). V tom­to prí­pa­de ved­ci si­mu­lo­va­li deg­ra­dá­ciu DNA tým, že ju vy­sta­vi­li tep­lo­tám 60 až 70 °C po do­bu až jed­né­ho me­sia­ca, čím rep­li­ko­va­li che­mic­kú deg­ra­dá­ciu, kto­rá by sa od­oh­ra­la v prie­be­hu ti­sí­cov ro­kov. Nás­led­ne pou­ži­li fluorid na od­de­le­nie DNA od ochran­nej vrstvy a po­mo­cou bež­ných me­tód na čí­ta­nie DNA sa im po­da­ri­lo ulo­že­né dá­ta opäť pre­čí­tať.

Po ulo­že­ní DNA v chlad­nič­ke pri tep­lo­te 4 °C až 80 % sek­ven­cií ob­sa­ho­va­lo pri­naj­men­šom jed­nu chy­bu a 8 % sek­ven­cií sa úpl­ne stra­ti­lo. Tím však vy­tvo­ril vlast­ný al­go­rit­mus na op­ra­vu chýb, za­lo­že­ný na Ree­do­vých-So­lo­mo­no­vých sa­moop­rav­ných kó­doch, tak­že v ko­neč­nom dôs­led­ku bo­li schop­ní de­kó­do­vať dá­ta bez chy­by.

Ved­ci vy­po­čí­ta­li, že dá­ta ulo­že­né pri eš­te niž­šej tep­lo­te (napr. -18 °C) by pre­ži­li viac než mi­lión ro­kov. Aj keď nák­la­dy pot­reb­né na ma­ni­pu­lá­ciu s DNA v sú­čas­nos­ti neu­mož­ňu­jú prak­tic­ké kaž­do­den­né pou­ži­tie, vďa­ka pok­ro­kom v sek­ve­no­va­ní DNA pos­tup­ne kle­sa­jú. Zní­že­nie nák­la­dov by mo­hol pri­niesť aj ďal­ší vý­skum za­me­ra­ný na zá­pis di­gi­tál­nej in­for­má­cie do ge­ne­tic­ké­ho ma­te­riá­lu (v sú­čas­nos­ti sú nák­la­dy na úrov­ni asi 500 USD/MB).

Vý­skum je opí­sa­ný v naj­nov­šom čís­le ča­so­pi­su An­gewan­dte Chemie.

Zdroj: giz­mag.com


Ohodnoťte článok:
   
 

24 hodín

týždeň

mesiac

Najnovšie články

Do 5 ro­kov si mož­no po­chut­ná­me na bio­tech­no­lo­gic­kom mä­se vy­pes­to­va­nom v la­bo­ra­tó­riu
Startup s názvom Memphis Meats zo San Francisca sa chystá vyrábať širokú škálu mäsových výrobkov pripravovaných v laboratóriách určených na to. čítať »
 
Stre­doš­ko­lá­ci bu­dú skú­mať mik­ro­čas­ti­ce. Po­kú­sia sa vy­sto­po­vať Hig­gsov bo­zón
Celosvetový program Masterclasses otvára mladým výskumníkom dvere do špičkovej fyziky. čítať »
 
VE­DA: Na pod­po­ru vý­sku­mu v pod­ni­koch vy­čle­ni­li 200 mi­lió­nov eur
Podnikateľská sféra sa v spolupráci s vedecko-výskumnými inštitúciami, SAV, vysokými školami či neziskovými organizáciami bude môcť uchádzať prostredníctvom Výskumnej agentúry o peniaze z nového Operačného programu Výskum a inovácie. čítať »
 
VE­DA: Vy­hlá­si­li 19. roč­ník sú­ťa­že Ve­dec ro­ka SR
Centrum vedecko-technických informácií SR, Slovenská akadémia vied a Zväz slovenských vedecko-technických spoločností vyhlásili 19. ročník súťaže Vedec roka SR. čítať »
 
Chla­de­nie server­ov mor­skou vo­dou. Mic­ro­soft tes­to­val pod­mor­ské dá­to­vé cen­trum
Myšlienka umiestniť počítače do uzavretých nádrží a ponoriť ich do vody nie je nová. No výskumníci Microsoftu teraz prišli ako prví s nápadom prevádzkovať celé dátové centrum pod hladinou oceánu. čítať »
 
Fľa­ša, kto­rá pre­me­ní vzduch vo svo­jom vnút­ri na pit­nú vo­du
Šikovnú fľašu Fontus navrhol rakúsky priemyselný dizajnér Kristof Retezá a jej výnimočnosť spočíva v tom, že dokáže premeniť vzduch vo svojom vnútri na pitnú vodu. čítať »
 
Smar­tfó­ny ov­plyv­ňu­jú náš spá­nok viac než ko­feín
Vedci uverejnili už niekoľko štúdií o tom, ako smartfóny, tablety a počítače ovplyvňujú náš spánok. Tieto zariadenia vyžarujú takzvané modré svetlo, ktoré narúša funkciu melatonínu, hormónu spánku. čítať »
 
VESMÍR: Ob­ja­vi­li za­tiaľ naj­väč­ší so­lár­ny sys­tém
Medzinárodný tím astronómov objavil zatiaľ najväčší solárny systém pozostávajúci z červeného trpaslíka a veľkej plynnej exoplanéty, ktorá svoju hviezdu obieha vo vzdialenosti približne bilión kilometrov. čítať »
 
 
 
  Zdieľaj cez Facebook Zdieľaj cez Google+ Zdieľaj cez Twitter Zdieľaj cez LinkedIn Správy z RSS Správy na smartfóne Správy cez newsletter