Генетическая память: Первопечатники
В сравнении с ДНК даже самые современные носители информации выглядят детскими игрушками. Нуклеотидная цепочка весом в грамм позволяет эффективно кодировать многие терабайты данных. Милиграмм потребуется для кодирования самой обширной книги — и еще с запасом. Жалко, что подобные технологии до сих существовали лишь в теории, и только теперь к их применению делаются первые шаги: ученым удалось превратить книгу в ДНК-код (весит этот носитель памяти менее триллионной доли грамма), а затем прочесть ее с минимальными ошибками.
Ранее уже предпринимались попытки использовать для хранения информации ДНК живой клетки. Такой модифицированный организм самостоятельно накапливает данные в определенном участке своего генома, откуда затем эту информацию можно извлечь. Однако естественный уровень мутаций, неточностей при удваивании ДНК в ходе деления клетки и другие факторы делают такой подход в целом недостаточно точным для хранения информации.
Поэтому команда гарвардских ученых под руководством Джорджа Чёрча (George Church) создали полностью искусственную систему, способную манипулировать ДНК для «записи» и «чтения» информации. Сама информация при этом кодируется не посредством привычных нулей и единиц двоичной системы, а через четырехбуквенный «алфавит» оснований ДНК — А, Т, Ц, Г. Исходный файл разделяется на фрагменты, кодируется, после чего для каждого фрагмента система синтезирует небольшую цепочку ДНК, которая содержит также информацию о том, в каком участке исходного файла этот фрагмент располагается.
Смесь этих фрагментов наносится на стеклянную подложку — и дело сделано. Чтобы прочесть запись, достаточно секвенированием установить последовательность оснований в каждом фрагменте, а затем собрать эти фрагменты воедино, снова превратив в цифровой файл. Восстанавливая исходный код, компьютер автоматические корректирует ошибки, ведь каждый фрагмент файла превращается во множество почти одинаковых фрагментов ДНК, небольшие расхождения в которых легко выявить и устранить.
Авторы продемонстрировали работоспособность своей системы, превратив в набор ДНК-фрагментов учебник по генетике за авторством Джорджа Чёрча. «Считав» запись, они показали, что число ошибок не превышает две на миллион бит двоичного кода, что сравнимо с надежностью DVD и намного выше, чем у обычных ферромагнитных жестких дисков. О размерах речи и не идет: ДНК может стать носителем информации самой высокой плотности.
Впрочем, не стоит поспешно выбрасывать «флешки». Пока что стоимость и сложность процедуры делает использование ДНК-накопителей совершенно непрактичными. Инструменты, необходимые для синтеза и секвенирования нуклеиновых кислот, еще слишком громозди, однако нет сомнений, что со временем они будут уменьшаться и упрощаться. Лишь тогда от «флешек», действительно, можно будет избавиться.
По публикации IEEE Spectrum