ДНК – багатофункціональна біомолекула з безліччю природних ролей. Раніше вчені змогли знайти для неї ще й ряд технічних додатків: наприклад, в якості сховища даних. Тепер їм вдалося збільшити ємність і підвищити надійність «ДНК-флешки» за рахунок введення в неї семи додаткових букв-нуклеотидів.
Уявіть ДНК, на яку замість генів людини або, скажімо, бактерії записані музика, зображення та інші медіафайли. Зараз такі пристрої стають реальністю. Технологія “ДНК-флешки” існує вже кілька років, проте в новій статті В Nano Letters вчені змінили хімічний склад цієї молекули і вдосконалили технології її “читання” (секвенування). Завдяки цьому вони створили більш ємний і стійкий накопичувач даних.
Епоха цифрової інформації супроводжується постійним накопиченням нових великих даних. При цьому старі паперові носії постійно оцифровують, щоб зберегти в разі небезпеки і заощадити простір.
“ДНК – один з кращих, якщо не найкращий варіант, особливо для зберігання архівних даних», — говорить Чао Пань (Chao Pan), який брав участь у новому дослідженні. Його колега Касра Табатабаї (S. Kasra Tabatabaei) додає: «щодня інтернет генерує кілька петабайт даних (десять в п’ятнадцятому ступені байт. — прима. ред.). Всього одного грама ДНК достатньо, щоб зберегти цей обсяг інформації. Настільки велика ємність ДНК як цифрового сховища”.
До того ж ДНК дуже стійка і довговічна. Ця біомолекула зберігається в навколишньому середовищі десятки і навіть тисячі років, не втрачаючи закодовану в ній інформацію. Завдяки цьому вчені витягують і секвенують ДНК з давно загиблих і скам’янілих організмів.
Зазвичай ДНК являє собою спіраль з двох ланцюжків, кожна з яких утворена “буквами” чотирьох видів — це так звані нуклеотиди: A, T, C і G. саме в їх послідовності — або, як кажуть молекулярні біологи, первинній структурі — закодована генетична інформація.
Однак авторам нової статті цього здалося недостатньо. Вони доповнили чотири природні нуклеотиди ДНК сім’ю новими, які мають іншу структуру. Виходить, їх версія ДНК складається з 11 різних букв — це набагато підвищило інформаційну ємність молекули.
«Ми випробували 77 різних комбінацій цих 11 нуклеотидів і з’ясували, що наш метод їх чудово розрізняє», — стверджує Пань. Він назвав задіяну платформу універсальною і здатною успішно розрізняти хімічно модифіковані нуклеотиди при вирішенні інших завдань.