ऑपरेटिंग सिस्टम और वीडियो को डीएनए में सहेजा गया था, और फिर त्रुटियों के बिना पढ़ा गया था

जल्द ही, मानवता इतना डेटा उत्पन्न करेगी कि परिचित भंडार सामना करना बंद कर देंगे। इस समस्या को हल करने के लिए, वैज्ञानिकों ने सूचना के लगभग सीमित प्राकृतिक भंडार - डीएनए की ओर रुख किया। शोधकर्ताओं के अनुसार, डीएनए एक आदर्श भंडारण माध्यम है, क्योंकि यह अल्ट्रा-कॉम्पैक्ट है और उचित भंडारण की स्थिति प्रदान करने पर, सैकड़ों हजारों वर्षों तक इसके गुणों को बनाए रख सकता है। स्पेन के गुफाओं में पाए गए 43 हजार साल पुराने मानव पूर्वज की हड्डियों से डीएनए की हाल ही में बहाली से इसका सबूत मिलता है।

एक नए अध्ययन में, कोलंबिया विश्वविद्यालय और न्यूयॉर्क जीनोम सेंटर ( एनवाईजीसी ) के वैज्ञानिकों ने दिखाया कि एक स्मार्टफोन पर वीडियो स्ट्रीम करने के लिए डिज़ाइन किया गया एल्गोरिदम लगभग चार न्यूक्लियोटाइड अड्डों में अतिरिक्त जानकारी को संग्रहीत और संपीड़ित करने के लिए डीएनए की क्षमता को लगभग पूरी तरह से प्रकट कर सकता है।


डीएनए अणुओं में रिकॉर्डिंग, भंडारण और जानकारी की संभावनाओं के बारे में विचार और सामान्य विचार सोवियत भौतिक विज्ञानी मिखाइल न्यूमैन के हैं । 1964 में, जर्नल रेडियोटेक्निका ने इस प्रक्रिया की तकनीक और डेटा स्टोरेज डिवाइस, न्यूमैन ओलिगोन्यूक्लियोटाइड्स (MNeimON) का वर्णन करने वाली सामग्री प्रकाशित की।

2012 में, हार्वर्ड विश्वविद्यालय के आनुवंशिकीविदों ने 53.4 हजार शब्दों, 11 छवियों और एक कार्यक्रम की एक मसौदा पुस्तक को एनकोड करने में कामयाब रहे। उन्होंने पाया कि डीएनए के प्रत्येक क्यूबिक मिलीमीटर में 5.5 पेटाबाइट डेटा संग्रहीत किया जा सकता है। एक साल बाद, यूरोपियन इंस्टीट्यूट ऑफ बायोइनफॉरमैटिक्स के शोधकर्ताओं ने बचत करने में कामयाबी हासिल की और फिर पूरी तरह से अर्क और प्ले किया, जिसमें लगभग 0.6 मेगाबाइट का टेक्स्ट और वीडियो फाइलें थीं: 154 शेक्सपियर का सॉनेट, मार्टिन लूथर किंग की प्रसिद्ध चर्चा का 26-सेकंड का टुकड़ा, संरचना पर वैज्ञानिक कार्य। जेम्स वाटसन और फ्रांसिस क्रिक का डीएनए, हिंकस्टन में ईबीआई मुख्यालय की तस्वीरें और डेटा रूपांतरण तकनीकों का वर्णन करने वाली एक फ़ाइल। सभी डीएनए फ़ाइलों को 99.99% और 100% के बीच सटीकता के साथ पुन: पेश किया गया था।

यानिव एर्लिच और उनके सहकर्मी दीना ज़िलिंस्की, एनवाईजीसी के शोधकर्ता, ने एन्कोडिंग और लेखन के लिए डीएनए के लिए छह फाइलों का चयन किया - कोलिब्रीओएस कंप्यूटर ऑपरेटिंग सिस्टम, फ्रेंच फिल्म 1896 "ला सियोटैट स्टेशन पर एक ट्रेन का आगमन", कोड 50 अमेज़ॅन का $ डॉलर्ड गिफ्ट कार्ड, एक कंप्यूटर वायरस, पायनियर रिकॉर्ड से प्राप्त चित्र और क्लाउड शैनन की 1948 में सूचना सिद्धांत पर शोध।

वैज्ञानिकों ने इन फाइलों को एक में इकट्ठा किया, और फिर डेटा को बाइनरी कोड की छोटी लाइनों में विभाजित किया। फाउंटेन कोड का उपयोग करते हुए, उन्होंने फव्वारे के ब्लॉक "ड्रॉप्स" में लाइनों को बेतरतीब ढंग से पैक किया और ब्लॉक 00, 01, 10, 11 को चार न्यूक्लियोटाइड बेस में परिवर्तित कर दिया: एडेनिन (ए), साइटोसिन (सी), गिनी (जी) और थाइमिन (टी) )। फिर इन ब्लॉकों को एक साथ इकट्ठा करने के लिए, वैज्ञानिकों की एक टीम ने प्रत्येक "ड्रॉप" के लिए लेबल जोड़े।

कुल मिलाकर, शोधकर्ताओं ने इन डीएनए स्ट्रैंड्स में से लगभग 72 हजार उत्पन्न किए, जिनमें से प्रत्येक में लगभग 200 आधार थे। उन्होंने इस जानकारी को एक टेक्स्ट फ़ाइल में एकत्र किया और इसे सैन फ्रांसिस्को भेजा, जहां ट्विस्ट बायोसाइंस डीएनए संश्लेषण स्टार्टअप ने जैविक डेटा में डिजिटल डेटा को बदल दिया। दो हफ्ते बाद, एर्लिच टीम को डीएनए अणुओं के साथ एक टेस्ट ट्यूब मिली।

आनुवांशिक कोड को बाइनरी फ़ाइल में अनुवाद करने के लिए डीएनए स्ट्रैंड्स और विशेष सॉफ़्टवेयर को पढ़ने के लिए अनुक्रमण तकनीक का उपयोग करके, उन्होंने सफलतापूर्वक फ़ाइलों को पुनर्स्थापित किया। पढ़ना और लिखना कितना समय लगता है, वैज्ञानिकों ने अभी तक निर्दिष्ट नहीं किया है।

एर्लिच की अगुवाई में शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह भी प्रदर्शित किया कि पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन का उपयोग करके डीएनए के नमूने को गुणा करके इसका एल्गोरिथ्म, किसी नमूने की लगभग असीमित संख्या और यहां तक ​​कि उसकी प्रतियों की सटीक रूप से प्रतिलिपि बना सकता है।


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हालांकि, एल्गोरिथ्म की सबसे प्रभावशाली क्षमता डीएनए के एक ग्राम में 215 पेटाबाइट डेटा रखने की क्षमता के रूप में निकला - अन्य तरीकों और एल्गोरिदम का उपयोग करके 100 गुना अधिक हासिल किया गया।

डीएनए डेटा की भंडारण क्षमता सैद्धांतिक रूप से प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड के लिए दो अंकों तक सीमित है, साथ ही एक जैविक डीएनए डिवाइस भी है। इसके अलावा, रिकॉर्ड किए गए टुकड़ों को इकट्ठा करने और पढ़ने के लिए, अतिरिक्त जानकारी को शामिल करना आवश्यक है, जो बाद में न्यूक्लियोटाइड में 1.8 बाइनरी वर्णों की क्षमता को कम कर देता है। डीएनए फाउंटेन एल्गोरिथ्म आपको प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में औसतन 1.6 बिट्स रखने की अनुमति देता है - यह पहले की तुलना में 60% अधिक है, और 1.8 बिट्स की सीमा के करीब भी है।

प्रौद्योगिकी के व्यापक प्रसार में मुख्य बाधा इसकी लागत बनी हुई है। शोधकर्ताओं ने डीएनए और 2 मेगाबाइट डेटा संग्रह करने के लिए 7 हजार डॉलर खर्च किए, और इसे डिक्रिप्ट करने के लिए 2 हजार। और यद्यपि डीएनए अनुक्रमण की लागत धीरे-धीरे कम हो रही है, इसके संश्लेषण में अभी भी एक गोल राशि खर्च हो रही है। निवेशक केवल मूल्य में संश्लेषण करने के लिए टन के पैसे का निवेश करने के लिए तैयार नहीं हैं।

एर्लिच और उनकी टीम ने समस्या को हल करने के लिए एक और तरीका प्रस्तावित किया: डीएनए संश्लेषण की कीमत कम करना संभव है यदि निम्न-गुणवत्ता वाले अणु उत्पन्न होते हैं, और फिर आणविक त्रुटियों को ठीक करने के लिए "डीएनए फव्वारा" जैसी कोडिंग रणनीति का उपयोग करना।

जर्नल साइंस में 3 मार्च, 2017 को प्रकाशित वैज्ञानिक कार्य
डीओआई: 10.1126 / विज्ञान.नाज 2038