![]()
Sender
V.I.P. |
Зарегистрирован: 19.05.2006
Сообщений: 3806
|
Обратиться по нику
|
| Sender |
Ответить с цитатой | | |
|
Создана технология, которая позволяет записывать любую информацию на молекулы ДНК без использования живых клеток.
Возможно, недалёк тот день, когда миром цифровых технологий будет править ДНК. (Фото Tim Pannell.)
Если сравнивать информационную ёмкость обычного жёсткого диска с ДНК, то ДНК оставит «соперника» далеко позади. Ведь генетический код представляет собой миллиарды гигабайт, упакованные примерно в одном грамме носителей-макромолекул. Миллиграмма ДНК хватило бы, чтобы записать все книги Библиотеки конгресса США, и осталось бы ещё свободное место для новых поступлений. Однако носители информации на основе ДНК можно обсуждать лишь в контексте научной фантастики. Попытки использовать ДНК живых клеток для записи данных предпринимались, но упирались в очевидные недостатки такой системы: во-первых, срок жизни клетки невелик (даже по сравнению с бумагой), а во-вторых, ДНК в клетке постоянно мутирует.
Тут, конечно, напрашивается очевидное предложение — обойтись одной ДНК, без клетки. И учёные из Гарвардской медицинской школы (США) так и сделали. Для начала они взяли книгу, включавшую в себя 53 тыс. слов и 11 изображений в JPEG-формате, и преобразовали их в HTML-код. В этом виде информация занимала 5,3 Мбит. Эти данные соотносились с четырёхбуквенным кодом ДНК: аденин и гуанин соответствовали единице, цитозин и тимидин — нулю. Вся информация была разбита на фрагменты ДНК по 96 пар оснований. Кроме основной информации, каждый фрагмент имел 19-нуклеотидный адрес, указывавший на место этого информационного куска среди других. Кроме того, каждый кусок был обрамлён 22-нуклеотидными последовательностями, необходимыми для размножения фрагмента с помощью полимеразной цепной реакции. (Размножение ДНК с помощью ПЦР необходимо для того, чтобы для последующего секвенирования было достаточно материала.) На последнем этапе из этих фрагментов делали ДНК-чип — физический носитель, которым удобно манипулировать.
Для чтения записанной информации использовали обычный метод ДНК-секвенирования и компьютерную программу, которая анализировала полученные последовательности и сшивала их в единое целое по «адресам». Применённый метод секвенирования, вообще говоря, рассчитан на огромные геномы, поэтому исследователи смогли около 3 тыс. раз проверить в своём небольшом кусочке информации каждый бит. Несмотря на гигантскую статистику считываний, в общей сложности им удалось найти всего 10 ошибок. Если поделить это на объём прочитанной информации, то окажется, что ДНК-чип «ошибается» реже обычного жёсткого диска.
Ошибки чаще всего случались там, где было несколько повторов одной буквы подряд: например, в последовательности вида GGGGGG. Учитывая, что в данном случае и G, и А соответствуют цифровой единице, можно легко уменьшить вероятность такой ошибки, заменив некоторые G на А, то есть вместо GGGGGG сделать GАGАGА. Кроме того, ошибки можно исправлять по второй копии нити ДНК, которая, как известно, представляет собой двунитевую спираль.
Результаты экспериментов с цифровой ДНК опубликованы в журнале Science.
Это, безусловно, прорыв в области ДНК-информационных технологий: исследователи научились записывать, хранить и воспроизводить информацию на ДНК без участия капризной и непостоянной живой клетки. Теперь реализовать высочайшую информационную ёмкость этой макромолекулы, кажется, ничто не мешает. Квадратный миллиметр такого чипа может содержать 5,5 петабайта информации — в миллион раз больше, чем современные винчестеры.
Однако всеобщая цифровая революция в ближайшее время вряд ли произойдёт. Во-первых, стоимость производства таких ДНК-чипов и считывания информации с них крайне высока, во-вторых, запись и считывание занимают дни — сравните с долями секунды, которые тратят на это современные компьютеры. Так что пока такие макромолекулярные жёсткие диски можно использовать лишь для долговременного консервирования большого количества информации, которая одновременно существует ещё и на более удобных в обращении носителях.
Подготовлено по материалам Гарвардской медицинской школы.
http://science.compulenta.ru/701731/
PS Просьба к обитателям Армады плюсовать репу если инфа нравится. |
|
|
|
|
