ДНК – эффективный метод хранения информации

Сэмюэл Джонсон английский критик в своё время назвал творения Шекспира «зеркальным отражением жизни». Наконец слова Барда переведены на базовый язык, который использует сама жизнь – специалисты записали на маленьких цепочках ДНК 154 сонета Шекспира.

Начиналось всё с беседы в пивной. Однажды европейские ученые Ник Голдман и Юэн Берни из института биоинформатики решили встретиться, дабы выпить пива и обговорить одну проблему.

Их учреждение собирает громадную базу генетической информации: много тысяч генов различных живых существ. Полученные данные, хранящиеся на потребляющих много электроэнергии жестких дисках, обходятся исследовательской структуре достаточно дорого.

Голдман объясняет - «Объемы информации, которые нам необходимо хранить, по сравнению с нашим бюджетом, по показателям растут».

Данная дилемма стоит перед большинством крупных компаний, архивы которых всё время расширяются. Однако решение было у специалистов прямо перед носом, и они ежедневно с ним работали.

Голдман говорит - «Мы, наконец, поняли, что ДНК – это весьма эффективный метод хранения информации».

ДНК является жестким диском природы, постоянной базой хранения генетической информации, которая записана химическим языком. В ДНК алфавите есть четверка нуклеотидов - всего четыре буквы, которые, как правило, обозначаются T, G, C и A.

От порядка расположения этих букв, зависит то, какие наши клетки получат инструкции. Приблизительно три млрд. этих букв составляют полную инструкцию нашего существования - геном человека. Данная информация имеется в любой клетке нашего организма. ДНК в миллионы раз меньше, нежели жесткий диск персонального компьютера.

Перед коллегами Голдмана и перед ним самим стоял вопрос, что необходимо сделать, чтобы вместо генетической информации ДНК смогла хранить цифровой файл.

Голдман вспоминает - «После второй порции пива мы начали делать наброски на салфетках и в итоге набросали некоторые задумки касательно того, как этого можно достичь».

Начало было положено при помощи текстового файла, который содержал один из Шекспировских сонетов. На базовом компьютерном языке он представлял собой последовательность единиц и нулей. При помощи простого шифра специалисты перевели эти единицы и нули в ДНК буквы.

После чего, то же самое они сделали с другими Шекспировскими сонетами, фотографией своего офиса и аудиозаписью «У меня есть мечта» (речь Мартина Лютера). Полученный код был послан в биотехнологическую организацию Agilent Technologies. Компания синтезировала ДНК и отправила ее обратно.

Голдман говорит - «Сначала я подумал, что они всё перепутали, так как я получил от них маленькие пробирки, которые вроде бы были пустыми».

Но ДНК на самом дне в пробирках все же обнаружилась – это были мельчайшие крупинки. Для прочтения сонеты, специалисты определили в ДНК последовательность нуклеотидов и обратно перекодировали результат на компьютерный язык. Абсолютно все файлы стопроцентно были целыми и ошибок не содержали.

Они присоединились к другим научным группам, которые экспериментируют с хранением данных в ДНК и опубликовали свои результаты. Ранее Джордж Черч генетик из Гарварда, один из авторов проекта «Геном человека», закодировал файл HTML своей новой книги в ДНК.

Метод Берни и Голдмана предусматривает, что для страховки от ошибок ДНК полоски должны повторяться и друг на друга накладываться. По их мнению, процесс записи без проблем можно будет запустить в огромных масштабах.

Если все, что когда-то написал человек собрать воедино – а это приблизительно 50 млрд. мегабайт текста, а затем ретранслировать всё это в ДНК, получившийся информативный носитель по весу будет меньше зернового батончика.

Голдман говорит - «Проблема не в том, чтобы в ДНК поместить большое количество информации, вопрос в том, что для этого нужны средства».

Agilent не говорит, сколько стоил ДНК синтез для данного проекта, однако, по исследовательским оценкам, речь идёт приблизительно о 12 тыс. 400 долларов за один мегабайт.

Голдман отмечает - «Подобное хранение информации на сегодня стоило бы весьма дорого – однако это только на сегодня».

Голдман со своими коллегами, которые решают проблемы ДНК, отлично знают, что стоимость ДНК синтеза сильно падает. По мнению научных работников, скорее всего, уже спустя десять лет крупные фирмы начнут считать, что хранить архив в качестве ДНК будет дешевле, нежели возиться с целым хранилищем жестких дисков.