Вчені з Віденського університету розробили спосіб «малювати» картини з молекул ДНК. Палітра містить 16 млн кольорів для точного відтворення цифрових зображень з 24-бітною глибиною кольору. Отримані мініатюрні зображення представляють не просто нову форму мистецтва, а й демонстрацію можливості зберігання великих обсягів даних на ДНК.
Оригінальне цифрове зображення (зверху) і копія, надрукована за допомогою ДНК. Зображення: Tadija Kekic and Jory Lietard, University of Vienna
ДНК кодує величезну кількість інформації, і не тільки завдяки розташуванню основ (букви GCAT), але і завдяки структурі подвійного ланцюга. Коли нитки з’єднуються в пари і утворюють дуплекс, вони дотримуються певних правил, що забезпечує стабільність, що робить їх програмованими.
Дослідники використовували невеликі нитки ДНК, пов’язані з флуоресцентними молекулами, випромінюють червоне, зелене або синє світло. Ці фрагменти з’єднали для формування дуплексу з більш довгою ниткою ДНК, прикріпленою до поверхні.
Різні кольори виходять шляхом змішування червоних, зелених і синіх молекул в різних співвідношеннях. Конкретний відтінок кожного кольору можна налаштувати, регулюючи стабільність кожного дуплексу: чим вона нижче, тим темніший колір. Вчені налаштували систему так, щоб створити 256 відтінків для кожного кольору. В сумі це дозволяє створити понад 16,7 млн унікальних комбінацій.
Для малювання вчені використовували метод MAS для синтезу олігонуклеотидів. Ця технологія дозволяє синтезувати сотні тисяч коротких послідовностей ДНК одночасно і визначати, який колір розмістити на кожному «пікселі» полотна.
Ілюстрація кодування кольорових зображень за допомогою ДНК. Зображення: Tadija Keki, Jory Lietard, J. Am. Chem. Soc. 2023
В експерименті дослідники показали, як за допомогою цього методу можна відтворити цифрові зображення з роздільною здатністю 1024 x 768, кожен піксель яких кодується трьома кольорами RGB з глибиною 24 біти.
Вчені автоматизували перетворення: комп’ютерна програма перетворює код кожного пікселя в послідовності ДНК, які треба синтезувати. Хоча експериментальні умови обмежені форматом 1024 x 768 пікселів, метод можна масштабувати і до Full HD і навіть до 4K, відзначають розробники.