Биоинженер и генетик из института Wyss в Гарварде смогли записать 5.5 петабит информации (около 700 терабайт) в один грам ДНК, чем побили предыдущий рекорд примерно в 1000 раз.
В работа, которую провели Лжордж Чурч (George Church) и Шри Косури (Sri Kosuri), ДНК рассматривается просто как еще один носитель для хранения цифровой информации. Вместо того, чтобы записывать данные в магнитные регионы на пластине жесткого диска, синтезируются спираль ДНК емкостью в 96 бит, в которой нуклеотиды представляют собой бинарные значения (тимин и гуанин - 1, аденин и цитозин - 0).
Для чтения информации, сохраненной в ДНК, проводится секвенирование, то самое, которое используется при изучении человеческого генома, и далее конверсия каждого из нуклеотидов в соответствующее бинарное значение. Для облегчения секвенирования, каждая спираль ДНК в начале содержит адресный блок в 19 бит (красные биты на картинке ниже). Поэтому при секвенировании можно не соблюдать порядок, а затем просто выстроит каждый блок данных в нужном порядке.
Ученые рассматривают ДНК как возможный носитель информации на очень долгое время. И на то есть три причины. Во-первых, спираль очень маленькая (вы можете записать один бит на одно основание, а одно основание всего несколько атомов). Во-вторых, спираль объемная (“мензурка”) в отличии от плоского жесткого диска. И в-третьих, ДНК необычайно стабильна, другие сверхсовременные носители требуют нахождения почти в состоянии вакуума, а ДНК способна выжить сотни тысяч лет в коробке у Вас в гараже.
И только с последними достижениями в микрофлюидике и лабораториях-на-чипе синтезирование и секвенирование ДНК стало возможным делать ежедневно. Первый проект по расшифровке одного генома человека занял годы (около 3 миллардов пар оснований ДНК). Современные лаборатории, оснащенные микрофлюидными чипами могут делать это в течении нескольких часов. Поэтому нельзя сказать, что хранилище, разработанное Чурчем и Косури, настолько уж быстрое, но его быстродействия вполне достаточно для организации систем хранения на очень долгое время.
Просто подумайте, один грамм ДНК может хранить 700 терабайт данных. Это 14 000 Blue-ray дисков по 50 гигабайт. В капле ДНК размером с кончик вашего мизинца. Для тогор, чтобы записать такой объем информации в жестких дисках, самом плотном хранилище на данный момент, потребовалось бы 233 жестких диска по 3 терабайт, общим весом в 151 килограмм. В опытах Чурча и Косури в ДНК было записано 700 килобайт данных (последняя книга Чурча), а затем сделать 70 миллиардов ее копий (забавно, но это делает эту книгу бестселлером всех времен :) ). Итого, получилось около 44 петабайт записанной информации.
Смотря вперед, биологические система хранения могут позволить нам записать все что только можно. Сегодня, мы не можем даже мечтать о том, чтобы иметь запись с видеокамер каждого квадратного метра земли, для запечатления моментов для потомков. У нас просто нет столько места для сохранения. Именно по этому резервные копии хранятся всего несколько дней или месяцев, так как это не выгодно иметь целый склад жестких дисков, которые к тому же могут выйти из строя в любой момент. И если все наследие человечества - каждая книга, произнесенное слово, и даже смешное видео кошек - все может быть записано в нескольких сотнях килограмм ДНК, то … Что ж, это позволит записать все (привет полицейскому государству).
И напоследок стоит упомянуть, что это могло бы позволить сохранять информацию в живых клетках, однако на короткое время. Например, переносить данные в вашей коже, нет ничего более секретного…