تمكنت Microsoft من تسجيل 200 ميغابايت من البيانات على خيوط DNA الاصطناعية

الهدف النهائي للعلماء هو إنشاء "تخزين للحمض النووي" بسعة هائلة



، نظريا ، يمكن وضع مليار تيرابايت من البيانات في غرام واحد من الحمض النووي. في ظل ظروف معينة ، يمكن الاحتفاظ بسجل لآلاف السنين. ولكن لم يتم حتى الآن حل مسألة الكتابة الفعالة وقراءة المعلومات من الحمض النووي. تعمل Microsoft وجامعة واشنطن حاليًا على هذه المسألة. في أبريل من هذا العام ، تمكن الشركاء من حفظ 150 كيلوبايت من المعلومات في DNA - ثلاث صور. الآن تم تحسين العملية ، وتم بالفعل تسجيل 202 ميغابايت. تم تسجيل الفيديو الموسيقي OK Go عالي الدقة في جزيئات حمض deoxyribonucleic ، والذي تمت إضافته إلى الإعلان العالمي لحقوق الإنسان ، وترجم إلى 100 لغة ، وأهم 100 كتاب في مشروع Gutenberg وقاعدة بيانات Crop Trust's strand .



كان مشروع تسجيل المعلومات في DNA يسمى Project Palix.

تم تنفيذ العمل باستخدام DNA اصطناعي تم شراؤه من Twist Bioscience بمبلغ 10 مليون خيط. تم تطوير الحمض النووي الاصطناعي لتكوين معين حسب الطلب. تكلفة زوج من هذه المواد هي 10 سنتات. ينخفض ​​السعر تدريجيًا ، وتتوقع الشركة المصنعة أن تصل إلى 2 سنتًا لسببين.

إن Microsoft وجامعة واشنطن ليسوا أول من يقرر فكرة كتابة البيانات إلى DNA. في عام 2010 ، اقترح علماء الأحياء من هونغ كونغطريقة إدخال الحمض النووي الاصطناعي في جينوم بكتيريا E.coli. استخدم الصينيون نظام الأرقام المكون من أربعة أرقام لتشفير المعلومات ، وفقًا لعدد النيوكليوتيدات (0 = A ، 1 = T ، 2 = C ، 3 = G). قام العلماء بترجمة بيانات الاختبار إلى أرقام وفقًا لجدول ASCII (i = 105 ؛ G = 71 ؛ E = 69 ؛ M = 77) ، ثم - في النظام الرباعي (105 → 1221 ؛ 71 → 0113 ؛ 69 → 0111 ؛ 77 → 0131) ، وبعد ذلك - في سلسلة النوكليوتيدات.

بعد ذلك بعامين ، كتب علماء هارفارد ، باستخدام طريقة أخرى ، 643 كيلو بايت من البيانات إلى الحمض النووي. في جامعة هارفارد ، قرروا التخلي عن العمل مع الكائنات الحية. وبدلاً من ذلك ، تم إدخال الحمض النووي الاصطناعي في جزيء تم إنشاؤه على شريحة DNA خاصة. ميزة هذه الطريقة هي عدم وجود خطر فقدان المعلومات بسبب طفرات الكائن الحي المضيف.

كان هؤلاء العلماء قادرين على ترميز كتاب الكنيسة ، مع الحفاظ على التنسيق والرسوم التوضيحية.





تستخدم Microsoft وجامعة واشنطن الطريقة التي اقترحها متخصصون من جامعة هارفارد. أولاً ، تتم ترجمة وحدات وأصفار الشفرة الثنائية إلى مجموعات من النيوكليوتيدات - الأدينين ، والجوانين ، والسيتوزين ، والثيامين. بعد ذلك ، يتم تصنيع الحمض النووي الاصطناعي الذي يحتوي على هذه البيانات. يتم تنفيذ ترميز المعلومات نفسها بواسطة Twist Bioscience ، وهي شركة توفر خيوط DNA الاصطناعية. أبلغ العملاء عن التسلسل ، وتنتج الشركة السلسلة من الصفر. ما هو نوع المعلومات التي يتم ترميزها في مثل هذه الجزيئات ، لا يعرف Twist Bioscience. يتم إدخال علامات خاصة في جزيء DNA لتحديد نهاية وبداية الملفات المسجلة.



وفقًا لـ Luis Henrique Ceze ، أحد المشاركين في المشروع ، على مدى السنوات القليلة الماضية ، خطت الوراثة خطوات كبيرة في ترميز وفك تشفير معلومات DNA. تصل دقة تشفير المعلومات إلى 100٪. تتيح لك تقنية فك تشفير البيانات استعادة المعلومات المشفرة دون فقدان. ولكن في الوقت الحالي ، لا يمكن استخدامه على نطاق واسع - لا يمكن القيام به إلا في ظروف المختبر. يبقى العمل قبل بضع سنوات من اللحظة التي تتوفر فيها تقنية تسجيل البيانات في الحمض النووي بمستوى متاح للاستخدام الشامل.

"باستخدام تقنيات جديدة لتسلسل وتوليف الحمض النووي بأسعار معقولة ، يمكن لتطبيق Twist Bioscience و Microsoft الآن تطبيق نظرية تخزين المعلومات في DNA. الهدف الرئيسي هو تطوير الأساليب العملية. وقابل للتطوير. تعد القدرة على ترميز المعلومات الرقمية في خيوط الحمض النووي إنجازًا كبيرًا في مجال تخزين البيانات ، حيث أن جزيئات الحمض النووي خالية من عيوب معظم وسائل تخزين البيانات الحديثة ... نظرًا لأن جميع الحياة تقريبًا على الأرض بفضل الحمض النووي ، ستكون هناك دائمًا تقنية لقراءة الحمض النووي ، لذلك يمكنك التأكد من إمكانية الوصول البيانات المحفوظة. علاوة على ذلك ، مع الأهمية المتزايدة لتكنولوجيا DNA في البحث العلمي والطبي ، سيتم تحسين طرق قراءة / كتابة المعلومات في خيوط DNA باستمرار. هذه التقنيات مطلوبة في العديد من مجالات النشاط البشري ، "- قال في بيان مشترك من الشركاء.

يتم تحسين طرق العمل مع المعلومات الجينية ، ويتم تخفيض تكلفة قراءة الحمض النووي. تكلفة مشروع فك تشفير الجينوم البشري في عام 2003 مليار دولار ، والآن تكلفة فك تشفير الجينوم بنفس التعقيد - 1000 دولار فقط.

Source: https://habr.com/ru/post/ar395789/