Бактериальная «флешка»

Создан надежный метод записи данных с компьютера прямо в ДНК живых клеток

Василий Парфенов, Naked Science

Американские ученые разработали способ превратить колонии бактерий в запоминающее устройство, подключенное к компьютеру. В их эксперименте ячейки с живыми организмами играли роль настоящих банков памяти, как на флеш-накопителе.

Результаты своей работы команда ученых из Колумбийского университета (Нью-Йорк, США) опубликовала в рецензируемом журнале Nature Chemical Biology (Yim et al., Robust direct digital-to-biological data storage in living cells). Для записи и считывания данных биологи создали систему, чувствительную к окислительно-восстановительным реакциям в клетках. Она настроена так, чтобы улавливать взаимодействия конкретных плазмид с хромосомной дезоксирибонуклеиновой кислотой бактерий.

Бактериальная «флешка». Рисунки из статьи Yim et al.

Плазмиды – компактные молекулы ДНК, которые в нормальных условиях могут нести дополнительный генетический материал бактерий, обособленный от основного генома. Зачастую именно эти структуры помогают микроорганизмам приобретать устойчивость к новым факторам среды. Благодаря свойству плазмид сравнительно легко передаваться от клетки к клетке, ученые часто используют их как инструмент для генетических модификаций.

Схема запоминающего устройства из колоний бактерий.

Чтобы превратить бактерии в запоминающие устройства, в них ввели два типа специально созданных плазмид – сенсорный и записывающий. Они реагируют на определенные биологические сигналы и начинают модифицировать геном бактерии. Запись необходимых данных производится аналогично штрих-коду в заранее выбранных CRISPR-локусах. Способность бактерий защищать свой геном от негативных факторов среды позволила прочесть сохраненные учеными данные даже спустя 80 поколений подопытных микроорганизмов.

Емкость экспериментального банка памяти пока не впечатляет – всего 72 бита в 24 трехбитовых ячейках. Этого было достаточно для записи «Hello World» специально разработанным кодом, но, чтобы применить технологию на практике, требуются серьезные усовершенствования. К тому же нужно снизить количество ошибок: даже на столь малом объеме информации точность считывания составила всего 98 процентов.

Принципиальная схема эксперимента.

Как правило, методы записи данных в дезоксирибонуклеиновую кислоту подразумевают полный синтез молекулы с нужной информацией на ней. Живые клетки в таком случае выступают лишь как хранилище данных, бесконечно реплицируя генетический материал с побочной информацией.

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