Запись информации в ДНК обещает значительно повысить плотность цифровых архивов, а способность этих молекул воспроизводить последовательности нуклеотидных оснований сравнима с редактированием и выполнением кода.
До недавнего времени, ученым удалось и то и другое, что далеко от идеала создания биокомпьютеров для одновременного хранения и обработки информации. Однако ученые из США утверждают, что нашли решение.
По мнению исследователей из Университета Северной Каролины и Университет Джонса Хопкинса создали буквального предшественника всех ДНК-компьютеров будущего – – система, которая обеспечивает полный набор вычислительных функций с использованием цепей нуклеиновых кислот, таких как хранение, чтение, стирание, перемещение и перезапись данных, а также управление этими функциями, как это делает обычный программируемый компьютер.
«Считалось, что, хотя хранение данных в ДНК может быть полезно для долговременного хранения информации, было бы сложно или невозможно разработать технологию ДНК, чтобы охватить весь спектр операций, присущих обычным электронным устройствам. Однако мы доказали, что эти технологии на основе ДНК жизнеспособны, потому что мы их создали.»
поясняют авторы статьи
Разработка основана на технологии упорядоченного или даже иерархического распределения ДНК, тогда как обычно ученые работают с ДНК, свободно плавающей в растворах.
Для этого ученые создали разветвленную «волокнистую» структуру из дендриколлоидоподобного полимера диаметром 50 микрон. ДНК словно вплетена в древовидную структуру из полимерных нитей, что позволяет, например, упростить стирание и перезапись определенных участков, как в случае с жестким диском.
При этом чтение не уничтожило информацию ДНК, поскольку она была извлечена из основания путем воспроизведения нужных участков в РНК– естественная функция, присущая механизму дупликации с использованием ДНК на протяжении миллиардов лет. Одним из наиболее важных открытий стал способ, которым ученые научились отличать ДНК от основания (от волокон, в которые встроены эти молекулы). Затем ученые показали, что с этими данными (с нуклеотидными основаниями) можно производить расчеты, как на обычном компьютере.
Искусственное старение образцов показало, что при температуре 4°С информация может сохраняться до 6000 лет, а при заморозке до -18°С – до 2 миллионов лет. В одном кубическом сантиметре предлагаемый субстрат (дендриколлоид) сможет хранить до 10 байт данных. Это хорошее приложение для расширения долговременной емкости архивов, способных пережить не одну цивилизацию на Земле.
