Pamäte na báze DNA majú nevídané možnosti

Nie, toto nie je strašidlo sprevádzajúce genetické inžinierstvo, ktoré si mnohí spájajú hlavne s geneticky modifikovanými organizmami (GMO), aj keď striktne ich od seba oddeliť nemožno. Vedci sa však v tomto prípade na DNA zameriavajú z iného dôvodu, než kvôli tvorbe nových génov. Cieľom je jej pamäťová kapacita a trvanlivosť uchovávaných dát.

DNA (deoxyribonukleová kyselina) totiž podľa vedcov z Harvardskej univerzity dokáže v jednom mm3 uchovať až 5,5 petabitov (5 500 terabitov, alebo 687,5 TB) dát. To je viac ako kapacita 146 tisíc DVD, teda slušná filmotéka. V roku 2013 výskumníci z European Bioinformatics Institute ukázali, že dáta by mohli byť vyvolané pomocou sekvenovania DNA.

Pozrite siHra s ohňom: vedci prvýkrát geneticky modifikovali ľudské embryo

Tím z University of Washington posunul ukladanie dát do DNA o významný krok vpred tým, že našiel spôsob, ako uložené informácie vyhľadávať a urobiť ich priamo prístupnými. Do DNA zakódovali štyri digitálne obrázky a potom ich aj dokonale načítali.

Pre ukladanie dát do DNA je potrebné binárny kód previesť do štyroch nukleotidov, ktoré tvoria DNA a tá sa potom syntetizuje s kódovanými dátami.

DNA-obrazky
ZDROJ | University of Washington

Tri zo štyroch obrázkov, ktoré vedci uložili do DNA a následne dokázali aj dekódovať.

„Život priniesol túto fantastickú molekulu DNA, ktorá účinne ukladá všetky druhy informácií o svojich génoch a funguje ako živý systém. Je to mimoriadne kompaktný a veľmi trvanlivý systém,“ povedal spoluator výskumu, profesor počítačových vied a inžinieringu na University of Washington Luis Ceze.

Odhliadnuc od dátovej kapacity je vynikajúcou správou, že vedci dokážu uloženú informáciu čítať tak, ako v pamäti RAM, čiže s náhodným výberom dát. Pri vyhľadávaní informácie preto netreba sekvenčne prehľadávať celý záznam, ako pri páskových pamätiach. V opačnom prípade by to pri takýchto veľkých pamätiach bol problém.

Vedci z University of Washington úspešne uložili do DNA štyri digitálne obrázky, ktoré následne dokázali vyhľadať a prečítať bez straty kvality. Použili pri tom Huffmanove kódovanie, ktoré sa používa pri bezstratovej kompresii dát. Lenže DNA má aj ďalšiu prednosť – spoľahlivosť pri dlhodobom uložení dát.

Pozrite siVedci oživili vodné príšerky 30 rokov zmrazené v ľade

Pri uchovávaní dát na prepisovateľných optických diskoch (CD/DVD/Blu-ray) sa životnosť počíta na roky, až desaťročia, no nie sú vhodné na dlhodobú archiváciu. Podobne to platí o magnetických médiách.

Ak by sme chceli nechať odkaz generáciám, ktoré prídu o tisícročie, CD nie je dobrý nápad. V priaznivých podmienkach má dlhšiu životnosť aj papier, alebo pergamen.

DNA-chránená
ZDROJ | FOTO – Martina Hestericová

Naproti tomu DNA sa v niektorých fosíliách v zakonzervovanom stave uchovala aj milióny rokov. Vedcom z Technologického inštitútu vo švajčiarskom Zurichu sa už vlani podarilo do DNA uložiť textovú informáciu (Švajčiarsku federálnu chartu z roku 1291 a anglický preklad Archimedovej Metódy vytvárania mechanických teórií).

Pozrite siMooreovo pravidlo prežije? IBM vyrobilo funkčný čip 7 nm technológiou

Švajčiari zároveň zistili, ako dlhodobo uchovať DNA v neporušenom stave. Inšpirovali sa fosíliami, kde je DNA chránená pred vzduchom a vlhkosťou apatitovými a kolagénovými štruktúrami a kryštálovým agregátom a uzavreli ju do kremíkovej častice.

Pokiaľ by sa DNA uchovávala pri podmienkach, aké vládnu napríklad v nórskom Globálnom úložisku semien Svalbard Seed Vault, vydržala by údajne informácia v DNA pri teplote -18 stupňov Celzia až 2 milióny rokov, uviedla Martina Hestericová z Univerzity vo švajčiarskom Bazileji.

V súčasnosti DNA existenciu harddiskov a Flash pamätí neohrozí, keďže systém ukladanie dát je  stále príliš drahý a proces syntézy DNA nie je dokonalý. Ale kombinácia kapacity, odolnosti, korekcie chýb a náhodného prístupu je prísľubom perspektívneho využitia DNA ako pamäťového média v budúcnosti.

ZdrojUniversity of Washington


Komentáre k článku