Могут ли все ваши цифровые фотографии храниться в виде ДНК?

На Земле сейчас существует около 10 триллионов гигабайт цифровых данных, и каждый день люди создают электронные письма, фотографии, твиты и другие цифровые файлы, которые в сумме составляют еще 2,5 миллиона гигабайт данных. Большая часть этих данных хранится в огромных объектах, известных как эксабайтные центры обработки данных (эксабайт – 1 миллиард гигабайт), которые могут быть размером с несколько футбольных полей и стоить около 1 миллиарда долларов на строительство и обслуживание.


Многие ученые считают, что альтернативное решение заключается в молекуле, которая содержит нашу генетическую информацию: ДНК, которая эволюционировала для хранения огромных объемов информации с очень высокой плотностью. По словам Марка Бата, профессора биологической инженерии Массачусетского технологического института, в кофейной кружке, полной ДНК, теоретически могут храниться все мировые данные.

«Нам нужны новые решения для хранения огромных объемов данных, которые накапливаются в мире, особенно архивных данных», – говорит Бат, который также является ассоциированным членом Broad Institute of MIT и Гарвард. «ДНК в тысячу раз плотнее, чем даже флеш-, и еще одно интересное свойство состоит в том, что, как только вы создаете полимер ДНК, он не потребляет никакой энергии. Вы можете записать ДНК, а затем хранить ее вечно».

Ученые уже продемонстрировали, что они могут кодировать изображения и страницы текста как ДНК. Однако также потребуется простой способ выбрать нужный файл из множества фрагментов ДНК. Батх и его коллеги продемонстрировали один способ сделать это, заключив каждый файл данных в 6-микрометровую частицу кремнезема, которая помечена короткими последовательностями ДНК, раскрывающими содержимое.

Используя этот подход, исследователи продемонстрировали, что они могут точно выделить отдельные изображения, хранящиеся в виде последовательностей ДНК, из набора из 20 изображений. Учитывая количество возможных меток, которые можно использовать, этот подход позволяет масштабировать до 1020 файлов.

Батх – старший автор исследования, которое публикуется сегодня в Материалы Природы. Ведущими авторами являются старший постдок MIT Джеймс Банал, бывший научный сотрудник MIT Тайсон Шеперд и аспирант MIT Джозеф Берлеант.

Стабильное хранение

Цифровые системы хранения кодируют текст, фотографии или любую другую информацию как последовательность нулей и единиц. Эта же информация может быть закодирована в ДНК с использованием четырех нуклеотидов, составляющих генетический код: A, T, G и C. Например, G и C могут использоваться для обозначения 0, в то время как A и T представляют 1.

У ДНК есть несколько других особенностей, которые делают ее желательной в качестве носителя информации: она чрезвычайно стабильна, ее довольно легко (но дорого) синтезировать и секвенировать. Кроме того, из-за его высокой плотности – каждый нуклеотид, эквивалентный двум битам, составляет около 1 кубического нанометра – экзабайт данных, хранящихся в виде ДНК, может уместиться на вашей ладони.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments