Microsoft konnte 200 MB Daten auf synthetischen DNA-Strängen aufzeichnen

Das ultimative Ziel von Wissenschaftlern ist es, einen "DNA-Speicher" mit enormer Kapazität zu schaffen.



Theoretisch kann eine Milliarde Terabyte Daten in einem Gramm DNA gespeichert werden. Unter bestimmten Umständen kann eine Aufzeichnung über Tausende von Jahren aufbewahrt werden. Das Problem des effizienten Schreibens und Lesens von Informationen aus DNA ist jedoch noch nicht gelöst. Microsoft und die University of Washington arbeiten derzeit an diesem Problem. Im April dieses Jahres gelang es den Partnern , 150 KB an Informationen in DNA zu speichern - drei Bilder. Jetzt wurde der Prozess verbessert und 202 MB wurden bereits aufgezeichnet. In den Desoxyribonukleinsäuremolekülen wurde ein hochauflösendes OK Go-Musikvideo aufgenommen, dem die in 100 Sprachen übersetzte Allgemeine Erklärung der Menschenrechte, die 100 besten Bücher des Gutenberg-Projekts und die DNA-Strangdatenbank des Crop Trust hinzugefügt wurden .



Das Projekt zur Aufzeichnung von Informationen in DNA wurde als Projekt Palix bezeichnet.

Die Arbeit wurde mit synthetischer DNA durchgeführt, die von Twist Bioscience in Höhe von 10 Millionen Strängen gekauft wurde. Synthetische DNA einer bestimmten Konfiguration wird auf Bestellung entwickelt. Die Kosten für ein Paar Basen aus einem solchen Material betragen 10 Cent. Der Preis fällt allmählich und der Hersteller rechnet aus mehreren Gründen mit 2 Cent.

Microsoft und die Washington University sind nicht die ersten, die sich für die Idee entscheiden, Daten in DNA zu schreiben. Im Jahr 2010 schlugen Biologen aus Hongkong vordie Methode zur Einführung synthetischer DNA in das Genom des E. coli-Bakteriums. Die Chinesen verwendeten das vierstellige Zahlensystem zur Codierung von Informationen entsprechend der Anzahl der Nukleotide (0 = A, 1 = T, 2 = C, 3 = G). Wissenschaftler übersetzten Testdaten in Zahlen gemäß der ASCII-Tabelle (i = 105; G = 71; E = 69; M = 77) und dann - in das quaternäre System (105 → 1221; 71 → 0113; 69 → 0111; 77 → 0131). und danach - in die Nukleotidkette.

Zwei Jahre später schrieben Harvard-Wissenschaftler mit einer anderen Methode 643 Kilobyte Daten in die DNA. In Harvard beschlossen sie, die Arbeit mit lebenden Organismen aufzugeben. Stattdessen wurde synthetische DNA in ein Molekül eingeführt, das auf einem speziellen DNA-Chip erzeugt wurde. Der Vorteil dieser Methode ist das Fehlen der Gefahr eines Informationsverlusts aufgrund von Mutationen des Wirtsorganismus.

Diese Wissenschaftler waren in der Lage, das Buch der Kirche unter Beibehaltung von Formatierungen und Illustrationen zu kodieren.





Microsoft und die University of Washington verwenden die von Spezialisten aus Harvard vorgeschlagene Methode. Zunächst werden die Einheiten und Nullen des Binärcodes in Kombinationen von Nukleotiden übersetzt - Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin. Danach wird künstliche DNA synthetisiert, die diese Daten enthält. Die Kodierung der Informationen selbst erfolgt durch Twist Bioscience, ein Unternehmen, das synthetische DNA-Stränge anbietet. Kunden berichten über die Reihenfolge, das Unternehmen produziert die Kette von Grund auf neu. Welche Art von Informationen in solchen Molekülen codiert sind, weiß Twist Bioscience nicht. Spezielle Marker werden in das DNA-Molekül eingeführt, um das Ende und den Anfang der aufgezeichneten Dateien zu bestimmen.



Laut Luis Henrique Ceze, einem der Projektteilnehmer, hat die Genetik in den letzten Jahren große Fortschritte bei der Kodierung und Dekodierung von DNA-Informationen gemacht. Die Genauigkeit der Informationscodierung erreicht 100%. Mit der Datenentschlüsselungstechnologie können Sie verschlüsselte Informationen ohne Verlust wiederherstellen. Derzeit ist es jedoch nicht weit verbreitet - es kann nur unter Laborbedingungen durchgeführt werden. Es bleibt noch einige Jahre zu arbeiten, bis die Technologie zur Aufzeichnung von Daten in DNA auf einem für den Massengebrauch zugänglichen Niveau verfügbar ist.

„Twist Bioscience und Microsoft nutzen neue Technologien für eine kostengünstige DNA-Sequenzierung und -Synthese und können nun die Theorie der Speicherung von Informationen in DNA in die Praxis umsetzen. Das Hauptziel ist die Entwicklung praktischer Methoden. und skalierbar. Die Fähigkeit, digitale Informationen in DNA-Strängen zu kodieren, ist eine wichtige Errungenschaft auf dem Gebiet der Datenspeicherung, da DNA-Moleküle frei von den Nachteilen modernster Datenspeicher sind ... Da dank DNA fast alles Leben auf der Erde existiert, wird es immer Technologien zum Lesen von DNA geben, sodass Sie sicher sein können, dass sie zugänglich sind gespeicherte Daten. Darüber hinaus werden mit der wachsenden Relevanz der DNA-Technologie in der wissenschaftlichen und medizinischen Forschung die Methoden zum Lesen / Schreiben von Informationen in DNA-Strängen ständig verbessert. Diese Technologien sind in vielen Bereichen der menschlichen Tätigkeit gefragt. "- sagte in einer gemeinsamen Erklärung der Partner.

Die Methoden zur Arbeit mit genetischen Informationen werden verbessert und die Kosten für das Lesen von DNA werden reduziert. Das Projekt zur Entschlüsselung des menschlichen Genoms im Jahr 2003 kostete 1 Milliarde US-Dollar. Jetzt sind die Kosten für die Entschlüsselung des Genoms gleich komplex - nur 1000 US-Dollar.

Source: https://habr.com/ru/post/de395789/