Наука и Техника

Наука И Техника
15 июня 2015

Запись данных на "ДНК" открывает невероятные возможности

Исследователи из института Чарльза Сэдрона (Institut Charles Sadron) и университета Эйкс-Марселле (Aix-Marseille Universite), Франция, разработали новую технологию записи двоичных данных в виде последовательности цепочки синтетического полимера, толщина которой приблизительно в 60 тысяч раз меньше толщины человеческого волоса. Данная технология имеет огромную перспективу в недалеком будущем стать хранилищем цифровых данных, которое имеет не только самые малые размеры на сегодняшний день и самое большое значение показателя плотности хранения информации, но и обладает рядом других весьма привлекательных параметров.

В настоящее время для хранения одного зетабайта (1 миллиарда терабайт) требуется порядка тысячи килограмм кобальтового сплава, материала, используемого в пластинах современных жестких дисков. Зетабайт информации, записанный в виде последовательности цепочки молекулы ДНК, потребует всего около 10 граммов этого материала.

Процесс синтеза последовательности ДНК весьма похож на нанизывание жемчуга на нитку. И в самом простом случае информация при таком подходе кодируется в виде традиционных нулей и единиц. Каждому из значений соответствует определенная последовательность химических компонентов, называемых мономерами, которые при помощи химических методов сцепляются в определенном порядке в одну цепь. А при помощи достаточно обычного масс-спектрометра, устройства, использования для считывания последовательности ДНК, записанную в нее информацию можно считывать с высоким уровнем достоверности.

Мы уже рассказывали о том, что Джордж Черч (George Church), профессор генетики из Института Вайса Гарвардского университета, при помощи метода синтеза ДНК создал 70 миллионов копий его книги по генетике, которые помещались внутри крошечной капли жидкости. Французским же исследователям удалось закодировать в виде последовательности оснований молекулы полимера около 10 мегабайт информации, а в будущем количества информации могут быть увеличены на несколько порядков. К тому же ДНК, как и синтетические полимерные молекулы, при определенных условиях может храниться в неизмененном виде минимум 100 тысяч лет, и такие хранилища являются более надежным способом длительного хранения информации, нежели любые существующие технологии, включая оптические и жесткие диски.

Но самым большим препятствием, которое пока еще не позволяет на практике использовать ДНК для хранения информации, является время. Для синтеза ДНК, в которой были закодированы вышеупомянутые 10 мегабайт информации, потребовалось несколько дней, а расшифровка (считывание) этих данных производится в течение восьми часов. Однако, учитывая прогресс в этом направлении, можно рассчитывать на то, что существенные прорывы могут произойти в уже ближайшие два-три года, после чего станет возможной запись информации на ДНК в количествах, сопоставимых с объемами полнометражных фильмов, на проведение которой будет уходить более-менее адекватное время.

"Чистая ДНК является действительно биологическим объектом, созданным самой природой. Однако, ДНК далеко не во всех случаях идеально подходит для ее использования в нанотехнологиях и других областях. Для этих областей требуется нечто совершенно другое" - пишут исследователи, - "Наша идея заключается в том, что при помощи химических методов мы можем синтезировать длинные полимерные молекулы с заданной структурой, а процесс их синтеза может быть гораздо дешевле и быстрее процесса синтеза искусственной ДНК".