Kroz ljudsku povijest ljudi su osmislili sve vrste sustava za pohranu podataka - od klinopisnih i isklesanih natpisa do tvrdih diskova i kompakt diskova. Ali svi imaju jedno zajedničko: U nekom se trenutku degradiraju.
Zato su istraživači u potrazi za trajnijim spremanjem podataka, poput dijamanata, pa čak i DNK-a. Sada po prvi put, izvještava Gina Kolata iz New York Timesa, znanstvenici su kodirali kratak film u DNK živih stanica koristeći tehniku uređivanja gena CRISPR-Cas - potez koji bi mogao dovesti do staničnog snimanja zdravstvenih podataka. Njihovi su rezultati ovog tjedna objavljeni u časopisu Nature.
Koncept koji stoji iza spremanja DNK relativno je jednostavan. Dok su digitalne datoteke u osnovi pohranjene snimanjem niza brojeva 0 i 1, DNA može pohraniti iste podatke kodiranjem informacija u svoje četiri nukleobaze, A, G, C i T.
Kako javlja Robert Service iz Science, znanstvenici su to radili od 2012. godine, kada su genetičari prvi put kodirali knjigu od 52.000 riječi u DNK. Iako je u početku neučinkovita, s vremenom se tehnologija poboljšala. U ožujku je tim istraživača izvijestio da su kodirali šest datoteka, uključujući računalni operativni sustav i film u sintetičke isječke DNK.
Za ovu najnoviju studiju, istraživači su odabrali film galopirajućeg konja koji je snimio britanski fotograf Eadweard Muybridge 1878. godine, jednu od prvih filmskih slika ikad snimljenih, snimljenu u pokušaju da se utvrdi da li trkaći konji ikad imaju sva četiri metra od tlo.
Istraživači su koristili CRISPR-Cas sustav za prijenos DNK bakterijama. Ovaj sustav koristi snagu imunološke obrane bakterija da promijeni bakterijski DNA, objašnjava Ian Sample za Guardian . Kada napadnu virusi, bakterije šalju enzime kako bi presjekli genetski kod virusa. Uključuje fragmente virusne DNK u svoju strukturu kako bi zapamtio napadača u slučaju budućih napada. Znanstvenici mogu manipulirati ovim sustavom, kontrolirajući koji dijelovi DNK ulaze u genom bakterija.
Istraživači su stvorili sintetički niz DNA koji sadrži blok ovog videa s pet okvira, kao i sliku ruke - slova nukleobaza koje predstavljaju sjenu i položaj piksela svake slike. "Znanstvenici su zatim donijeli niti DNA do bakterije E. coli", piše Sample. "Kukci su prema vrpci DNK tretirali kao invazivne viruse i poslušno ih dodavali u svoje genome."
"Dostavljali smo materijal koji je kodirao slike konja jedan po jedan", kaže Harvard neuroznanstvenik Seth Shipman, prvi autor studije za Sample. "Tada smo, kada smo sekvencirali bakterije, pogledali gdje se nalaze u genomu. To nam je poručilo redoslijed kojim bi se okviri trebali pojaviti. "
Kako izvještava Uzorak, istraživači su dozvolili da se bakterije razmnožavaju tjedan dana, prenoseći DNK niz mnogih generacija. Kad su sekvencirali genom bakterija, uspjeli su rekonstruirati kodirane slike s 90 postotnom točnošću.
Iako bi bilo cool kad bi se trilogija Gospodar prstenova jednog dana kodirala u vašu DNK, Shipman kaže Kolati da to zapravo nije poanta ovog posebnog istraživanja. Umjesto toga, nada se da bi ta tehnika mogla dovesti do molekulskih snimača koji bi mogli tijekom vremena prikupljati podatke iz stanica.
"Želimo stanice pretvoriti u povjesničare", kaže Shipman u priopćenju za javnost. "Zamišljamo biološki memorijski sustav mnogo manji i svestraniji od današnjih tehnologija, koji će vremenom pratiti mnoge događaje nametljivo."
U konačnici, Shipman se nada da će koristiti tehniku za proučavanje razvoja mozga. Umjesto da pokušavaju promatrati moždane stanice tehnikama snimanja ili operacijom, ti bi molekularni diktafoni tijekom vremena prikupljali podatke iz svake stanice u mozgu, koje bi istraživači mogli dekodirati.
Ali taj je dan još uvijek na putu i trenutna su istraživanja samo dokaz koncepta. "Ovo nam pokazuje da možemo dobiti podatke, možemo ih izvući i možemo razumjeti kako funkcionira i vrijeme", Shipman govori Sampleu.
Iako je Shipman fokusiran na zdravlje, svijet tehnologije također primjećuje ove DNK studije. Antonio Regalado iz MIT Technology Review izvijestio je da je Microsoft u svibnju objavio da razvija uređaj za pohranu DNK i da se nada da će neka verzija ovog uređaja djelovati do kraja desetljeća. Prednosti pohrane DNK prilično su očite, prenosi Regalado. DNK ne samo da traje tisuću puta duže nego silicijski uređaj, već može sadržavati i kvintilionski bajt podataka u jednom kubnom milimetru. Svaki snimljeni film mogao bi se pohraniti na uređaj manji od šećerne kaše. Ovaj korak bi na kraju mogao završiti dane masivnih podatakanih centara za isisavanje energije koji su potrebni za praćenje svega, od sjajne literature do fotografija s odmora.
