Rövidesen az emberi sejteket is használhatjuk adattárolóként

Nincsen jövőnk tudomány nélkül, nincsen Qubit nélkületek. Támogasd a munkánkat!

Az adattárolás rengeteg helyet, időt, körültekintést, erőforrást, illetve pénzt igényel: a ma létrehozott digitális adatállományunk olyan mértékben bővül, hogy idővel meg fogja haladni a rendelkezésre álló helyi tárhelyet. Ezen a távoli, felhőalapú tárolás segíthetne, de adatközpontok fenntartása költséges, túl sok helyet foglal, és rengeteg áramot fogyaszt.

Hogy kiküszöböljék az ebből fakadó hátulütőket, a kutatók alternatív adattárolási formátumokkal kísérleteznek. Kis mérete és nagy sűrűsége miatt kézenfekvő alternatívának tűnt, hogy a DNS-t használjuk adattárolóként. A DNS ugyanis, szemben a hajlékonylemezzel vagy a merevlemezzel, soha nem lesz elavult.

A, C, G, T, 0, 1

Ahhoz, hogy az információkat DNS-ben tároljuk, az adatállomány bináris kódját – az egyeseket és nullákat – át kell alakítani a DNS négy bázisává (A, C, G és T). Ezután elvégzik a DNS-szálak kémiai szintézisét, hogy elérjék a kívánt szekvenciát. (Ez nemcsak elmélet: a közelmúltban egy kutatócsoportnak sikerült DNS-kompatibilis formátummá kódolnia a Netflix Biohackers című sorozatát, illetve 52 oldalnyi Mozart-zenét.)

Az eddigi kísérleteket általában szintetikus DNS-sel, laborkörülmények között végezték el, de a Columbia Egyetem kutatóinak nemrég sikerült digitális adatokat élő DNS-be kódolniuk. A Nature Chemical Biology januári számában a kutatók leírták, hog a CRISPR génszerkesztő technológiával és elektromos stimulációval bináris adatokat kódoltak egy E. coli baktérium sejtjeibe.

„A baktériumokat igen nehéz elpusztítani, így remek alanyok az információ tárolásához, illetve az adatok hosszú távú megőrzéséhez és védelméhez.”

mondta a Future Humannek Harris Wang professzor, a tanulmány vezető szerzője.

Wang és munkatársai elsősorban arra törekedtek, hogy kihagyják a bináris kód DNS-bázisokká alakításának kézzel végezhető lépéseit. A genetikai áramkör, vagyis az elektromos áramkörként viselkedő utasításkészlet, illetve a CRISPR segítségével olyan rendszert építettek, ami a számítógép feszültségszintjeit nullákként és egyesekként ismerik föl, és a baktériumsejtek DNS-ébe kódolhatja őket.

Az eljárás alkalmazásával sikerült egy 72 bites üzenetet – „Hello world!” – az E. coli baktérium DNS-ébe kódolniuk. Ez az üzenethossz eltörpül a szintetikus DNS-ben tárolt, több száz megabájtos állományokhoz képest, de az élő sejtbe jóval nehezebb digitális információt, kódolni, mivel ezek folyamatosan mozognak, osztódnak és elpusztulnak. A kutatók ezenfelül azt is bebizonyították, hogy a DNS kinyerésével és szekvenálásával ki tudják nyerni a kódolt üzenetet a baktériumból.

Az élő sejtek DNS-ének kódolásával már mások is próbálkoztak. A Columbia Egyetem kutatóinak eljárása abban mutat újdonságot, hogy beavatkozás nélkül kódolhatja a sejtbe a számítógépen tárolt adatokat, így elvileg közvetlen összeköttetést teremthet a számítógépek és a biológiai rendszerek között.

A baktériumalapú adattárolásnak számos előnye lehet. Az egyik a kimagasló szintű adatvédelem. A baktériumok túlélhetik a szélsőségesen magas vagy alacsony hőmérsékletet, illetve a radioaktív sugárzást, és bár jóval kisebbek egy USB-s pendrive-nál, sokkal több adatot tárolhatnak.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: