Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • tsifrovaya-meditsina-2022
  • vsh25
  • Vitacoin

400 петабайт на один грамм ДНК

Ученые удвоили емкость ДНК-памяти

Степан Икаев, Хайтек+

Американские ученые превратили молекулярный состав ДНК в надежную и устойчивую платформу для хранения данных. Команда инженеров и биологов расширила «алфавит» ДНК, после чего разработала новый метод секвенирования для сбора цифровой информации. По словам авторов проекта, в перспективе эта система позволит уместить всю информацию современного интернета в ящике размером с коробку из-под обуви.

Каждый день в интернете генерируются несколько петабайт данных. Для хранения этих данных достаточно всего одного грамма ДНК. Вот насколько плотна ДНК как носитель информации, сказала в пресс-релизе Института Бекмана Expanded alphabet, precise sequencing make DNA the next data storage solution соавтор исследования Касра Табатабаи.

Как объяснили ученые, природная система хранения данных в ДНК заметно превосходит любые технологии по части своего потенциала для обработки информации. Естественная ДНК состоит из комбинации четырех азотистых оснований: аденина, гуанина, цитозина и тимина. Последние обозначаются буквами «A», «G», «C» и «T». Когда эти буквы группируются в различных последовательностях, они образуют «чертежи» воспроизводства для живых организмов. При этом плотность хранения информации у ДНК рекордная — всего один грамм способен хранить до 215 петабайт данных.

Ученые из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне удвоили емкость природной системы хранения данных и заодно разработали собственный подход к считыванию информации из ДНК. В дополнение к A, G, C и T разработчики прибавили к ДНК еще семь новых «букв». Они принимают форму химически модифицированных нуклеотидов, открывая более разнообразные комбинации, которые позволяют хранить больше информации в том же объеме физического пространства. Таким образом потенциальная вместимость ДНК выросла в два раза — до 400 петабайт на один грамм.

«Представьте себе английский алфавит. Если бы у вас было только четыре буквы, вы могли бы составить столько-то слов. Если бы у вас был полный алфавит, вы могли бы создавать неограниченное количество комбинаций слов. То же самое и с ДНК. Вместо того, чтобы преобразовывать нули и единицы в A, G, C и T, мы можем преобразовать нули и единицы в A, G, C, T и семь новых букв в алфавите хранения», — добавила Табатабаи.

В процессе создания дополнительных нуклеотидов ученым пришлось отказаться от существующих методов считывания данных о ДНК, основанных на ACGT-«алфавите». Поэтому команда создала новую систему, применив алгоритмы машинного обучения. В рамках новой платформы нити ДНК проходят через нанопоры в специально разработанном белке, который идентифицирует отдельные единицы данных независимо от того, являются ли они природными или синтетическими. Затем ИИ декодирует информацию, хранящуюся внутри, и выводит считываемый результат.

Серия экспериментов подтвердила жизнеспособность концепции. Ученые испробовали 77 различных комбинаций из 11 нуклеотидов, при работе с которыми платформа смогла идеально дифференцировать каждый состав. Авторы заявили, что продолжат работать над совершенствованием системы и планируют применить ее в прикладных испытаниях в ближайшее время.

Статья Tabatabaei et al. Expanding the Molecular Alphabet of DNA-Based Data Storage Systems with Neural Network Nanopore Readout Processing опубликована в журнале Nano Letters – ВМ.

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


Читать статьи по темам:

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

Читать также:

ДНК-хранилище нового поколения

Создан ускоренный метод записи данных в ДНК, демонстрирующий перспективы в области хранения цифровых данных.

читать

Бактериальная «флешка»

Американские ученые разработали способ превратить колонии бактерий в запоминающее устройство, подключенное к компьютеру.

читать

Без ПЦР

Новый метод считывания информации, записанной в ДНК, работает при комнатной температуре, что приближает технологию к реальному применению.

читать

Хранить вечно

На роль идеальной «капсулы времени» предложили ДНК микроба, который живет в отложениях каменной соли.

читать

ДНК вещей

Исследователи разработали технологию и архитектуру производства материалов со встроенной нестираемой памятью, используя ДНК.

читать