DNA dyskiem twardym?

Przemysław Pietrzykowski | 13 kwietnia 2013

Mimo, że brzmi to dziwnie, odpowiedź jest twierdząca. W ludzkim DNA są przechowywane informacje o budowie i syntezie białek, więc czemu nie użyć DNA do zapisu innych rodzajów danych? Pytanie to postawili sobie 20-kilka lat temu naukowcy i zaczęli badania nad zapisem informacji w DNA. Jednak przez długi okres czasu borykali się z kilkoma problemami.

Co i jak?

Główną przeszkodą był brak możliwości zapisywania dużych ilości danych. Mimo wszystko naukowcom z European Bioinformatics Institute udało się ją obejść. Jako dane do zapisu w DNA wykorzystali przemówienie Marcina Luter Kinga, 154 sonety Shakespeara, publikację naukową w formacie pdf oraz obrazek ich Instytutu. Łącznie pliki zajmowały 0,757 MB.

Dane najpierw zamieniono z kodu binarnego na kod trójkowy(poza 0 i 1, tak jak w kodzie binarnym, do zakodowania wykorzystywana jest także cyfra 2). Następnie przy pomocy symulacji komputerowej ułożyli pełen łańcuch DNA reprezentujący dany plik. Potem podzielono te dane na nakładające się w 75% segmenty o długości 100 baz i zapisali jako faktyczne informacje w DNA. Dzięki operacji podzielenia na kawałki udało się uzyskać możliwość zapisania tych plików, a naukowcy twierdzą, że tym sposobem można zapisywać dowolnej ilości dane. Trzeba również zaznaczyć, że udało się odczytać informacje w 100%.

Zalety i wady

Po pierwsze, przechowywanie danych w DNA nie wymaga aktywnego systemu podtrzymywania pamięci (potrzebne jest tylko zimne, suche i ciemne środowisko). Po drugie, czas przechowywania danych liczy się w tysiącach lat co jest nieosiągalne przez obecne nośniki informacji. Po trzecie, gęstość upakowania danych jaką osiągnęli naukowcy wynosi około 2.2 PB (czyli 1 000 000 GB) na gram co jest wielkością niesamowitą .

Niestety nie jest tak różowo. Główną bolączką tego systemu jest kosz odpowiedniego sekwencjonowania DNA oraz jego odczytu, który na razie uniemożliwia stosowanie tego rozwiązania na szeroką skalę.

Co czeka nas w przyszłości?

Uczeni twierdzą, iż za kilka lat zapisywanie baz danych (które mają głównie służyć do przechowywania informacji, przy ich rzadkim odczycie) w DNA, będzie stanowiło tańszą alternatywę dla obecnie stosowanych nośników pamięci. Wraz ze zmniejszaniem się kosztów zapisu i odczytu, możliwe że takie dyski oparte na DNA zawitają kiedyś pod strzechy.

Więcej informacji w linku:

1) http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature11875.html#ref18