Digital Tהינק Tקרסול (DTT)

אחסון מוצלח של מידע דיגיטלי ב- DNA של אורגניזם חי

כוננים קשיחים ומערכות אחסון נתונים אחרות מאחסנים כמויות אדירות של מידע כיום. עם זאת, כמו קלטות מגנטיות או תקליטונים בעבר, מכשירים אלה עלולים להתאושש עם הזמן ואנחנו נאבד את הגישה לנתונים שאנו אוספים עליהם. זו הסיבה מדענים פיתחו שיטה להמרת נתונים ל- ה-DNA להקליט אורגניזם חי. הסוג הזה של "אחסון בנפח גדול"כנראה שלא יתיישן בעתיד הנראה לעין.

סת שיפמן מאוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו, שלא היה מעורב בעבודה, שיבח את ביצועיהם של עמיתיו מאוניברסיטת קולומביה, אך מציין כי יחלוף זמן רב עד שמערכות כאלה ימצאו יישום מעשי.

מקור תמונה: Pixabay

פרטים נוספים ניתן למצוא ב טבע. (https://www.nature.com/articles/s41589-020-00711-4)


מדענים מדברים על אחסון נתונים ב- DNA מאז אתמול. חומצה דאוקסיריבונוקלאית הוא מדיום אטרקטיבי מאוד. זה מאפשר לארוז נתונים בצפיפות גבוהה פי 1000 מאשר בכוננים הקשיחים החזקים ביותר, מה שאומר שאתה יכול לאחסן 10 סרטים בחלל בגודל גרגר מלח. מכיוון ש- DNA הוא גם מרכיב מרכזי במערכות ביולוגיות, ניתן לצפות כי הטכנולוגיות לכתיבה וקריאת נתונים תהיינה זולות ומושלמות יותר עם הזמן.

עד כה, על מנת לכתוב נתונים ל- DNA, השתמשו מדענים ברצף של אחד ואפס בשילובים של זוגות בסיס DNA ואז הנתונים מקודדים ל- DNA. עם זאת, מכיוון שדיוק סינתזת ה- DNA יורד עם אורכו, מסונתז DNA באורך של 200-300 זוגות בסיס. כל אחד מהשברים הללו מקבל מזהה ייחודי, כך שיידע היכן נמצאים נתונים מסוימים. זו שיטה יקרה מאוד. זה עולה עד 3.500 דולר לאחסן מידע של מגה ביט אחד, ובקבוקוני ה- DNA יכולים להתפרק לאורך זמן.



לכן מדענים מנסים לרשום נתונים ב- DNA של אורגניזמים חיים, שמעבירים מידע בין דורות. בשנת 2017, צוותו של האריס וואנג באוניברסיטת קולומביה ניצל את ה- טכנולוגיית CRISPRלאיתור אותות ביולוגיים כמו נוכחות פרוקטוז. כאשר החוקרים הוסיפו פרוקטוז לתאי E. coli, ביטוי הגן ברמות החוץ-כרומוזומליות גדל מולקולות DNA, מה שנקרא פלסמידים.

ואז רכיבים המגנים על החיידק מפני וירוסים חותכים את הפלסמיד עם יותר מדי ביטוי גנטי, וחלק ממנו נכנס לחלק מסוים של החיידק. ה-DNAשזוכר התקפות ויראליות. קטע נוסף זה ייצג "1" דיגיטלי. אם אות הפרוקטוז לא היה קיים, עסקינן ב" 0 "דיגיטלי.

מכיוון שניתן היה לשמור כמה סיביות נתונים בדרך זו, וואנג ועמיתיו החליפו כעת את המערכת מבוססת הפרוקטוז במערכת חשמלית. הם שינו את חיידק ה- E. coli באופן שהביטוי של פלסמידים גדל בתגובה למתח חשמלי שהופעל. בדרך זו הם יכלו לקודד חשמלית עד 72 סיביות נתונים ב- DNA החיידקי ולהודעה "שלום עולם!" לִכתוֹב. המדענים הראו גם שהם יכולים להוסיף E. coli לתערובת סטנדרטית של מיקרואורגניזמים בקרקע ואז לרצף את כל העניין כדי לקרוא את המסר המקודד.

וואנג מדגיש שזו רק תחילת המחקר. אין בכוונתנו להתחרות במערכות אחסון הנתונים הנוכחיות. למדענים יש הרבה עבודה לעשות. לדוגמא, עליהם למצוא דרך להגן על המידע מפני השפלה הנגרמת על ידי מוטציות בחיידקים במהלך חלוקת התאים.