Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin

Живая флешка

В ДНК бактерии закодировали видео скачущей лошади

«Чердак»

Американские ученые записали gif-изображение в виде генетического кода, встроили его в геном бактерии и снова считали с генома почти без потери качества.

В последние десятилетия активно обсуждается роль ДНК как носителя данных. Причем речь не только о генетической информации, которую она содержит изначально, но и о другой информации, которую теоретически можно было бы в ней записывать. В связи с интенсивным развитием технологий встает проблема больших данных (big data) и места для их хранения. И здесь ДНК оказалась подходящим кандидатом, так как записанная в ней информация занимает небольшой объем и легко и быстро самовоспроизводится. Иными словами, в научном сообществе витает идея сделать из клеток живые USB-флешки.

Ученые из Бостона и Кэмбриджа решили отработать эту технологию на бактериях Escherichia coli – всем известной кишечной палочке. Чтобы встроить новую информацию в геном бактерий, они использовали широко применяемую сейчас систему CRISPR-Cas. Преимущество этого метода состоит в том, что он позволяет эффективно и точно встроить новые фрагменты ДНК в существующую цепочку.

Для начала исследователи экспериментировали со статичным изображением руки. Они разбили фотографию на пиксели и построили две модели. В первом варианте пиксели были четырех цветов и каждому цвету соответствовал один нуклеотид ДНК (которых всего четыре типа). В другом варианте пиксели разделили на 21 цвет и закодировали их трехнуклеотидными комбинациями (такие же трехнуклеотидные комбинации кодируют аминокислоты, которых в клетке около 20). Первый вариант кода получился простым и строгим, второй – избыточным.

race_horse1.jpg
Изображение руки: оригинальное (слева) и считанное с генома (справа).
Здесь и ниже фото Seth Shipman.

Дальше ученые записали фотографию руки в виде последовательности нуклеотидов, синтезировали эту последовательность в пробирке, интегрировали ее в геном бактерий, затем размножили бактерии и на следующий день попробовали прочитать информацию из генома второго поколения. У них получилось восстановить картинку, причем оказалось, что более сложный вариант кода обеспечивает более четкое воспроизведение.

Авторы исследования не просто проверяли технологию на новом материале, но и работали над ее усовершенствованием. Они определили несколько признаков, которые влияют на то, насколько хорошо последовательность ДНК интегрируется в геном (длина, состав, наличие повторов и т.д.). Использование избыточного кода помогло им поэкспериментировать с этими признаками и добиться того, что интеграция прошла успешно.

Чтобы опробовать эффективность своей методики на большем объеме информации, авторы взяли gif-изображение скачущей лошади, составленное из серии снимков одного из пионеров фотографии – Эдварда Мейбриджа.

race_horse2.gif
Оригинал ролика (из Wikimedia Commons) – ВМ.

Пять последовательных кадров заняли объем около 2,6 Кб, который также успешно удалось записать в геном кишечной палочки и извлечь обратно. При сравнении исходного и финального изображений видно, что точность передачи информации оказалась высокой, ученые оценили ее выше 90%.

race_horse3.gif
Gif-изображение скачущей лошади: оригинальное (слева)
и считанное с генома бактерии (справа)

Исследование опубликовано в журнале Nature (Shipman et al., CRISPR–Cas encoding of a digital movie into the genomes of a population of living bacteria).

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 13.07.2017


Читать статьи по темам:

синтетическая биология база данных Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Элитная флешка

В цепочку генов можно записать в 60 раз больше информации, чем на сегодняшние носители. Однако мы вряд ли будем копировать в ДНК музыку или фото.

читать

Новый рекорд записи информации в ДНК

Американские ученые разработали новую технологию записи информации в ДНК, которая способна уместить до 215 петабайт данных в одном грамме нуклеиновой кислоты.

читать

Шифровка в ДНК

Американские исследователи работают над новым, исключительно надежным методом кодирования и хранения важной информации – в виде шифра, записанного в молекулах ДНК.

читать

ДНК-накопители: очередной рекорд

Сотрудники компании Microsoft совместно с учеными из Вашингтонского университета сохранили в форме нуклеиновой кислоты более 200 мегабайт данных.

читать

ДНК вместо жесткого диска

С помощью ДНК можно упаковать миллиарды гигабайт в объеме кубика сахара. Магнитные ленты, плотнейшая из современных среда хранения данных, умещают в том же объеме 10 гигабайт.

читать