Стандард
ТЕХНОЛОГИЈА

Научниците „програмираат“ бактерии за складирање на податоци

Хард дисковите и оптичките дискови складираат гигабити дигитални податоци со едно притискање на копче. Но, овие технологии – како магнетни ленти и флопи дисковите пред нив – имаат склоност да стареат и стануваат нечитливи кога ќе ги надмине новата технологија. Научниците смислија начин за електронско снимање на податоци во ДНК на живите бактерии – опција за складирање која нема да застари во блиска иднина.

„Ова е навистина добар чекор што еден ден може да го стимулира комерцијалниот развој [на технологијата]“, вели Сејмс Шипман, биоинженер од Институтот „Гладстон“ и Универзитетот во Калифорнија, Сан Франциско, цитиран од „ScienceMag“.

Сепак, тој забележува дека реалните апликации на технологијата се уште се далеку.

ДНК е привлечна за складирање на податоци од повеќе причини. Прво, молекулата на животот е над 1.000 пати погуста од најкомпактните хард дискови, што му овозможува да складира еквивалентно на 10 целосни дигитални филмови во волумен на зрно. И бидејќи ДНК е од суштинско значење за биологијата, технологијата за пишување и читање се очекува да стане поевтина и помоќна со текот на времето.

Зачувувањето податоци во ДНК не е нова идеја. За да го направат ова, истражувачите обично преобразуваат низа дигитални единици и нули од датотека со податоци во комбинации на четирите основи на молекулата: аденин, гванин, цитозин и тимин. Потоа тие користат ДНК синтетизатор за да го напишат овој код во ДНК.

Но, точноста на синтезата на ДНК се намалува со зголемување на должината на кодот, така што истражувачите обично ги разбиваат нивните датотеки на парчиња и ги запишуваат во ДНК фрагменти долги од 200 до 300 бази. На секој фрагмент му се дава индекс за да ја идентификува неговата локација во датотеката, а ДНК секвенцерите потоа ги читаат фрагментите за повторно да ја соберат датотеката.

Таквата технологија е скапа – до 3.500 американски долари за синтетизирање на 1 мегабит информации. А ДНК ампулите, во кои се зачувани информациите, може да се разградат со текот на времето.

За да создадат трајно опкружување полесно за кодирање, истражувачите се обидуваат да напишат податоци во ДНК на живите организми кои ги копираат и ги пренесуваат своите гени на следната генерација. Во 2017 година, тим предводен од Харис Ванг, системски биолог од Универзитетот Колумбија, го користеше системот за уредување на гени CRISPR за да препознае биолошки сигнал, како што е присуството на шеќерна фруктоза. Кога истражувачите додадоа фруктоза во клетките на Ешерихија коли, експресијата на генот се зголеми во делови од прстенестата ДНК, наречена плазмид.

Потоа компонентите CRISPR – кои еволуирале за да ги заштитат бактериите од вирусни натрапници – го пресекуваат плазмидот на парчиња и вметнуваат дел од него во специфичен дел од ДНК на бактеријата што ги „памети“ претходните вирусни напаѓачи. Вметнатиот генетски бит е всушност дигитална единица. Ако недостасуваше сигналот за фруктоза, бактериите би складирале малку ДНК, што претставува дигитална нула. Секвенционирањето на ДНК на E. coli открива дали бактериите биле изложени на фруктоза преку единица или нула.

Но, бидејќи оваа поставка може да зачува само неколку парчиња податоци, Ванг и колегите го заменуваат системот за препознавање на фруктоза со систем што може да кодира подолги низи на информации: електронски влез. Тие вметнуваат низа гени во E. coli кои им овозможуваат на клетките да го зголемат изразувањето на плазмидот како одговор на електричниот напон. Како и кај фруктозата, зголемувањето на изразот предизвикува дигиталната единица да се чува во бактериската ДНК. За да ги прочитаат единиците и нулите, истражувачите едноставно го разместиле редоследот на бактериите.

Користејќи го овој пристап, Ванг и неговите колеги електрично кодираат до 72 бита податоци за да ја напишат пораката „Здраво, свет!“. Експериментот е детално опишан во Nature Chemical Biology. Научниците исто така покажаа дека можат да додадат E. coli со нивната порака во комбинација на нормални почвени микроби – и подоцна да ја подредат смесата, за да ја вратат зачуваната порака.

Ванг вели дека е рано да се чуваат податоци во живи организми. „Ние нема да се натпреваруваме со сегашните системи за складирање“, рече тој. Истражувачите ќе треба да откријат начини да спречат нивните пораки да се деградираат бидејќи бактериите мутираат додека се реплицираат.

Поврзани вести

Redmi K40 може да се појави под брендот Poco

Влатко Зорба

Google Translate за Android станува попаметен

msp-admin

Telegram со опција за автоматско бришење на пораките

Влатко Зорба
error: Превземањето на содржина без дозвола од авторот е дело казниво со закон!!!