Сучасні носії цифрової інформації – чи то магнітні або оптичні диски, флеш-карти і так далі – далекі від досконалості. На зміну їм незабаром можуть прийти … молекули ДНК.
Протягом своєї історії людство використовувало чимало різних фізичних носіїв інформації – від каменю, глини, кістки, деревини, папірусу і пергаменту до паперу, пластмас, магнітних та напівпровідникових матеріалів. Науково-технічний прогрес, одначе, приніс не тільки плюси. Якщо мова йде про об’ємність носіїв інформації або швидкості її реєстрації, то зрозуміло, що ніякі шумерські писарі зі своїми глиняними табличками не змогли б змагатися з сучасними жорсткими дисками і флеш-картами. Але що стосується довговічності – вони програють минулим писемним творінням.
Носії цифрової інформації, програмне забезпечення, апаратні засоби виходять з ладу або старіють – і морально, і фізично, – достатньо швидко. Скажімо, пам’ятники угаритської писемності, що датуються 2 тисячоліттям до нашої ери і виявлені в 1929 році при розкопках пагорба Рас-Шамра на території сьогоднішньої Сирії, прекрасно збереглися, а головне – вчені змогли їх прочитати і розшифрувати.
Але навряд чи можна очікувати, що такий же рівень збереження інформації здатні забезпечити нинішні цифрові носії: адже сьогодні навіть воскові валики Едісона, не кажучи вже про шелакові грамплатівки, виготовлені на зорі епохи звукозапису, відтворити куди легше, ніж розшифрувати інформацію на інших цифрових носіях початку ХХI століття. Недарма серед інформатиків існує жарт: цифрові дані зберігаються або вічно, або п’ять років – в залежності від того, що настане раніше.
Біологічна еволюція не помиляється
Тим часом існує давніший, більш компактний і, очевидно, більш надійний, міцний і довговічний носій інформації – РНК. Не дарма ж зародження і розвиток життя на Землі, вся біологічна еволюція пов’язані саме з цим носієм. Тому цілком зрозуміло, що вчені намагаються тепер використовувати молекули ДНК для запису і зберігання не природної, а рукотворної інформації. Останні досягнення в цій сфері група європейських і американських дослідників представила в авторитетному британському науковому журналі Nature.
Завдяки сучасним високопродуктивним методам секвенування прочитати закодовану в ДНК інформацію сьогодні особливих труднощів не становить. Набагато важче таку інформацію записати, оскільки вчені вміють поки синтезувати лише відносно короткі ланцюжки з чотирьох азотистих основ, що складають молекулу ДНК – аденіну (А), гуаніну (G), тиміну (Т) і цитозину (С). Окрім того, при цьому синтезі дуже високий відсоток помилок, особливо пов’язаних з багаторазовими повторами однієї і тієї ж основи.
І все ж Ніку Голдмену (Nick Goldman, на фотографії) і його колегам з Європейського інституту біоінформатики при Європейській лабораторії молекулярної біології в Хінкстоне поблизу Кембріджа вдалося розробити методику високоточного перекладу двійкового комп’ютерного коду, що складається з нулів і одиниць, на мову ДНК з його алфавітом з чотирьох букв. Далі британські вчені зв’язалися з фахівцями американської компанії Agilent Technologies зі штаб-квартирою в Санта-Кларі, штат Каліфорнія, і відправили їм через інтернет кілька різних файлів і інструкцію, як на їх основі синтезувати молекули ДНК.
Власне, файлів було чотири: аудіозапис знаменитої промови Мартіна Лютера Кінга «У мене є мрія» у форматі mp3, фотографія будівлі Європейського інституту біоінформатики у форматі jpg, збірник сонетів Шекспіра у форматі txt і, нарешті, в форматі pdf текст відомої публікації Джеймса Уотсона і Френсіса Кріка в журналі Nature про те, що молекула ДНК має структуру подвійної спіралі. «Ми завантажили з інтернету ці файли і на їх основі синтезували декілька сотень тисяч фрагментів ДНК. Виглядало все це як пилинка », – розповідає Емілі Лепруст (Emily LeProust), глава відділу прикладних та біохімічних досліджень каліфорнійської фірми.
Публікація наукової книги у формі біомолекул
А потім ця дрібка пилу вирушила назад в Хінкстон, де тамтешнім ученим вдалося біомолекули секвенувати і безпомилково декодувати закладену в них інформацію. «У своїй публікації ми показуємо, що молекули ДНК можуть застосовуватися в якості надійного носія цифрової інформації, – говорить Нік Голдмен. – Єдине, що таку можливість поки обмежує, – це висока вартість синтезу ДНК ».
Спроби перекладу текстових файлів в код ДНК робилися і раніше: не далі як у серпні минулого року один з відомих американських дослідників – Джордж Чак (George Chuck), біолог Гарвардської вищої медичної школи в Бостоні, – опублікував свою книгу «ReGenesis» у формі молекул ДНК . Але новий метод, запропонований тепер британськими вченими, вигідно відрізняється від методу їх американського колеги надзвичайно високою точністю. «Ми передбачили спеціальну програму коректування помилок, – говорить Нік Голдмен. – Типові помилки, що виникають при перекодуванні, негайно розпізнаються і виправляються ».
Головне – знайти місце, де холодно, сухо і темно
ДНК як носій інформації має низку важливих переваг. Перш за все, це компактність. Сумарна маса молекул, що містять весь текст досить об’ємної книги Джорджа Чака, склала менше одного пикограмм, тобто менше однієї трильйонної частки грама. Якщо ж тексти всіх книг, що зберігаються в бібліотеці Конгресу, закодувати у вигляді молекул ДНК, їх маса не перевищить і кількох міліграмів. Та що там книги, всі існуючі в світі кіно-і телефільми, причому оцифровані у високому розрішенні, легко помістяться у вигляді молекул ДНК в одній чайній чашці.
«Ще одна важлива перевага ДНК – довговічність, – говорить Нік Голдмен. – Причому для забезпечення збереження інформації ніякого електроживлення не вимагається. Потрібно тільки помістити ДНК в таке місце, де холодно, сухо і темно. Адже змогли ж ми реконструювати генетичну інформацію з останків мамонта, що пролежали кілька десятків тисяч років у вічній мерзлоті ».
Ось і виходить, що перешкоджають широкому застосуванню ДНК в якості носія інформації, дійсно, тільки ціни. Сьогодні вони й справді дуже високі: одне лише перекодування промови Мартіна Лютера Кінга обійшлося в п’ятизначну суму в доларах. Але досвід показує, що ціни в області генної інженерії та синтетичної біології мають схильність стрімко падати …
Натхнення: www.dw.de
Інформація зі сайту: http://cikavosti.com
[poll id=”1″]