Omenirea are o problemă uriașă de stocare a datelor. În ultimii doi ani, oamenii au creat mai multe informații decât în toată istoria anterioară. Și acest flux de informații va depăși în curând capacitatea unităților de hard disk.
Cercetătorii spun că au găsit o nouă modalitate de codificare a informațiilor digitale în ADN. Un gram de ADN poate stoca 215 petabytes (215 milioane gigabytes) de date. Astfel, toate informațiile create vreodată de o persoană vor ocupa un container de mărimea unui cuplu de camioane.
ADN-ul are multe avantaje pentru stocarea informațiilor digitale. Este ultra compact și poate fi depozitat mii de ani într-un loc răcoros și uscat. Și oamenii o pot descifra întotdeauna. „ADN-ul nu se degradează în timp, precum casetele sau discurile și nu va deveni depășit”, spune Yaniv Ehrlich, un om de știință de la Universitatea Columbia (SUA).
Oamenii de știință păstrează informațiile digitale în ADN din 2012, când geneticienii de la Universitatea Harvard (SUA) George Church, Sree Kosuri și colegii lor au codat o carte de 52 de mii de cuvinte în mii de fragmente de ADN folosind șuvițe din alfabetul cu patru litere - A, G, T și C pentru a codifica zerourile și cele ale fișierului digitalizat.
Acest sistem de criptare era relativ ineficient și nu putea stoca decât 1,28 petabytes pe gram de ADN. Alte abordări au funcționat mai bine. Dar niciunul nu a permis ADN-ului să rețină mai mult de jumătate din capacitatea sa maximă. ADN-ul poate susține aproximativ 1,8 biți per nucleotidă de ADN (numărul nu ajunge la 2 biți din cauza erorilor de citire și scriere rare, dar inevitabile).
Ehrlich a decis că se va apropia de această limită. Prin urmare, el și Dina Zilinski au apelat la algoritmii care au fost folosiți pentru a cripta și decripta informațiile. Au început cu 6 fișiere, care includeau un sistem de operare complet al computerului, un virus pentru computer, un film francez din 1895 numit Sosirea unui tren la La Ciotat și un studiu din 1948 al teoreticianului Claude Shannon. În primul rând, oamenii de știință au convertit fișierele în șiruri binare de unii și zerouri, le-au comprimat într-un singur fișier de bază și apoi au împărțit datele în șiruri scurte de cod binar. Ei au dezvoltat un algoritm numit „Fântâna ADN-ului”, care împachetează în mod aleatoriu lanțuri în așa-numitele „pete”. Cercetătorii au adăugat etichete suplimentare pentru a putea fi reconstruite ulterior în ordinea corectă. În total, oamenii de știință au generat o listă digitală de 72 de mii de fire ADN,fiecare cu 200 de caractere.
Video promotional:
Le-au trimis ca fișiere text la startup-ul Twist Bioscience din California, unde au sintetizat fire ADN. Două săptămâni mai târziu, Ehrlich și Zilinski au primit o fiolă cu o bucată de ADN prin poștă, în care fișierele lor erau criptate. Pentru a le descifra, oamenii de știință au folosit tehnologia modernă de secvențiere a ADN-ului. Secvențele au fost trimise către un computer, care a tradus codul genetic înapoi în binar și a folosit etichetele pentru a reasambla cele șase fișiere originale. Tehnologia a funcționat atât de bine încât noile fișiere au fost lipsite de erori.
Cu toate acestea, Kosuri și Ehrlich au remarcat că noua abordare nu este pregătită pentru utilizarea pe scară largă. Au cheltuit 7 mii de dolari pentru a sintetiza 2 megabyți de informații în fișiere și alți 2 mii de dolari pentru a le citi. Comparativ cu alte forme de stocare a datelor, scrierea și citirea din ADN sunt relativ lente.
