Inimkonnal on tohutu andmete salvestamise probleem. Viimase kahe aasta jooksul on inimesed loonud rohkem teavet kui kogu varasemas ajaloos. Ja see infovoog ületab peagi kõvaketaste mahtu.
Teadlaste sõnul on nad leidnud uue viisi digitaalse teabe kodeerimiseks DNA-s. Üks gramm DNA mahutab 215 petabaiti (215 miljonit gigabaiti) andmeid. Seega hõivab kogu inimese loodud teave paari veoauto suuruse konteineri.
DNA-l on digitaalse teabe salvestamisel palju eeliseid. See on ülikompaktne ja seda saab hoida tuhandeid aastaid jahedas ja kuivas kohas. Ja inimesed saavad seda alati lahti mõtestada. "DNA ei lagune aja jooksul nagu kassetid või kettad ja see ei vanane," ütleb Columbia ülikooli (USA) teadlane Yaniv Ehrlich.
Teadlased on digitaalset teavet DNA-s säilitanud alates 2012. aastast, kui Harvardi ülikooli (USA) George Churchi geneetikud Sree Kosuri ja nende kolleegid kodeerisid neljatähelise tähestiku - A, G, T ja C ahelatest tuhandeteks DNA fragmentideks raamatu. digiteeritud faili nullide ja nende kodeerimiseks.
See krüpteerimissüsteem oli suhteliselt ebaefektiivne ja mahutas ühe grammi DNA kohta ainult 1,28 petabaiti. Muud lähenemisviisid on paremini toiminud. Kuid ükski ei lubanud DNA-l säilitada rohkem kui poolt oma maksimaalsest võimekusest. DNA suudab säilitada umbes 1,8 bitti DNA nukleotiidi kohta (haruldaste, kuid paratamatute lugemis- ja kirjutamisvigade tõttu ei ulatu see arv 2 bitini).
Ehrlich otsustas, et jõuab sellele piirile lähemale. Seetõttu pöördusid nad koos Dina Zilinskiga algoritmide poole, mida kasutati teabe krüptimiseks ja dekrüpteerimiseks. Nad alustasid 6 failiga, mis sisaldasid täielikku arvuti opsüsteemi, arvutiviirust, Prantsuse 1895. aasta filmi pealkirjaga Rongi saabumine La Ciotati ja teoreetiku Claude Shanoni 1948. aasta uuringut. Esiteks teisendasid teadlased failid binaarseteks stringideks, mis koosnesid nullidest, tihendasid need üheks baasfailiks ja jagasid seejärel andmed lühikesteks binaarkoodide stringideks. Nad töötasid välja algoritmi nimega "DNA purskkaev", mis pakib ketid juhuslikult nn "plekidesse". Teadlased lisasid neile täiendavaid silte, et neid saaks hiljem õiges järjekorras uuesti üles ehitada. Kokku on teadlased loonud digitaalse loendi 72 tuhandest DNA-ahelast,iga 200 tähemärki pikk.
Reklaamvideo:
Nad saatsid need tekstifailidena Twist Bioscience'i idufirmasse Californias, kus nad sünteesisid DNA ahelaid. Kaks nädalat hiljem said Ehrlich ja Zilinski posti teel ampulli koos tükikese DNA-ga, milles nende failid olid krüpteeritud. Nende dešifreerimiseks kasutasid teadlased kaasaegset DNA järjestamise tehnoloogiat. Järjestused saadeti arvutisse, mis tõlkis geneetilise koodi tagasi binaarseks ja kasutas silte kuue algfaili uuesti kokku panemiseks. Tehnoloogia töötas nii hästi, et uued failid olid vigadeta.
Kosuri ja Ehrlich märkisid siiski, et uus lähenemisviis pole suuremahuliseks kasutamiseks valmis. Nad kulutasid 2 megabaiti teabe failideks sünteesimiseks 7 tuhat dollarit ja selle lugemiseks veel 2 tuhat dollarit. Võrreldes teiste andmesalvestusviisidega on DNA-st kirjutamine ja lugemine suhteliselt aeglane.
