Библиотека в горстке семян: хранить информацию можно в ДНК растений
В эпоху информационных технологий мы всё чаще сталкиваемся с проблемой хранения данных. Каждый день мы производим и записываем огромное количество информации. Согласно статистике, человечество производит два с половиной экзабайта данных ежедневно – это 2500 миллиардов гигабайт.
Для того чтобы сохранить информацию, мы используем различные носители, но все они имеют ограниченную ёмкость и ограниченный срок службы (впрочем, отдельные экспериментальные жёсткие диски могут хранить информацию 10 тысяч лет). Многие цифровые данные хранятся в центрах обработки информации компании Google в Финляндии и Америке. Но и они со временем истощатся.
Научный сотрудник Университетского медицинского центра в Словении (University Medical Centre Maribor) Карин Любич Фистер (Karin Ljubič Fister) считает, что решение может быть простым: нужно хранить информацию в виде двоичного кода в ДНК растений.
Она представила результаты экспериментального исследования в Берлине на конференции The Falling Walls lab. "Одно простое дерево может предоставить всю информацию о системе образования в любой точке мира. Конечно, такая технология может потенциально заменить все большие центры обработки данных", — отмечает учёный.
По мнению Фистер, перевод четырёхбуквенного языка ДНК в двоичный код позволит хранить огромные объёмы информации в ДНК растений. Она объяснила технологические аспекты программы следующим образом. Компьютерная программа – это по своей сути последовательность нулей и единиц, учёные преобразовали четырёхбуквенный "язык" ДНК (А, Г, Ц и T) в такую же последовательность. А при этом соответствовало 00, Ц — 10, Г — 01 и Т — 11.
Участок синтетической ДНК с цифровым кодом в нём был собран по буквам, а потом с помощью бактерий был внедрён в родную ДНК растения.
Карин Фистер и её муж Изток Фистер (Iztok Fister) подтвердили свою методику с помощью эксперимента. Они закодировали сообщение "Привет, мир" компьютерной программой в семена табачного растения с помощью кольцевых ДНК, называющихся плазмиды.
Новые растения, которые были выращены из семян, содержали модифицированную ДНК в каждой клетке.
Для того чтобы получить информацию, учёные извлекали ДНК из растений и секвенировали её с помощью существующих методов анализа ДНК. Затем исследователи перевели данные обратно в двоичную систему и получили на экране исходное сообщение: "Привет, мир".
Есть только одна проблема – способ извлечения данных из растений разрушает их, повреждая, например, листья. Но необходимая техника уже находится на стадии разработок, чтобы в один прекрасный день можно было прочитать информацию, заложенную в ДНК, без каких-либо повреждений растения, отмечают учёные.
По словам Фистер, такой эксперимент является первой демонстрацией хранения данных в ДНК многоклеточного организма. Добавим, что в 2013 году учёные доказали, что информацию могут хранить простейшие слизевики.
Исследовательница из Словении видит вполне очевидное "зелёное" будущее, где все архивы библиотек хранятся в одном лишь дереве – буквально "дереве знаний".
"Представьте, что вы идёте по парку, который на самом деле является "живой" библиотекой. Здесь каждое растение или цветок наполнены информацией. Ты садишься на скамейку, дотрагиваешься до портативного "ДНК-считывателя" и читаешь роман, или слушаешь Rolling Stones, или смотришь документальный фильм", — рассказывает Фистер в интервью сайту New Scientist.
С соответствующим интерфейсом, отмечает она, люди смогут просматривать любую информацию. Но мы не сможем редактировать записи. Сообщения, хранящиеся в ДНК, доступны только для чтения, поэтому такая методика подойдёт для архивирования. "Один единственный ящик с семенами может сохранить практически все архивы, которые есть в настоящее время в мире", — говорит Фистер.
Молекулы ДНК являются невероятно "прочными" и могут хранить огромные объёмы информации по сравнению с существующей аппаратурой. Другие исследователи подсчитали, что один грамм ДНК сохранит 14 тысяч дисков формата BluRay.
Кроме того, ещё одно преимущество – сроки хранения. Исследование прошлого года показало, что информация на ДНК-накопителях может храниться тысячелетиями.
Научная фантастика порой становится реальностью, кажется, новая методика ещё один тому пример.