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生物のDNAへのデジタル情報の保存の成功

今日、ハードドライブやその他のデータストレージシステムは膨大な量の情報を保存しています。 ただし、過去の磁気テープやフロッピーディスクと同様に、これらのデバイスは時間の経過とともに古くなる可能性があり、収集したデータにアクセスできなくなります。 科学者がデータをに変換する方法を開発したのはそのためです DNA 生物を記録します。 この種の "マスストレージ「近い将来、時代遅れになることはおそらくないだろう。

カリフォルニア大学サンフランシスコ校のセス・シップマン氏は、この作業に関与していなかったが、コロンビア大学の同僚の業績を称賛したが、そのようなシステムが実用化されるまでには長い時間がかかると指摘した。

画像ソース:Pixabay

詳細については、をご覧ください。 自然。 (https://www.nature.com/articles/s41589-020-00711-4)


科学者たちは昨日からDNAのデータストレージについて話していました。 デオキシリボ核酸 非常に魅力的な媒体です。 これにより、最も強力なハードドライブの1000倍以上の密度でデータをパックできます。つまり、一粒の塩のサイズのスペースに10本の映画を保存できます。 DNAは生物学的システムの中心的な要素でもあるため、データの書き込みと読み取りの技術は、時間の経過とともにより安価でより完璧になることが期待されます。

これまでのところ、データをDNAに書き込むために、科学者はXNUMXとXNUMXのシーケンスを次の組み合わせで使用してきました。 DNA塩基対 次に、データはDNAにエンコードされます。 ただし、DNA合成の精度は長さとともに低下するため、200〜300塩基対の長さのDNAが合成されます。 これらの各フラグメントには一意の識別子が与えられているため、特定のデータがどこにあるかがわかります。 これは非常に費用のかかる方法です。 3.500メガビットの情報を保存するには最大1ドルかかり、DNAバイアルは時間の経過とともに劣化する可能性があります。



そのため、科学者は世代間で情報をやり取りする生物のDNAにデータを記録しようとします。 2017年、コロンビア大学のハリス・ワンのチームは、 CRISPRテクノロジーフルクトースの存在などの生物学的信号を検出します。 研究者が大腸菌細胞にフルクトースを加えると、染色体外レベルでの遺伝子発現が増加しました DNA分子、いわゆるプラスミド。

次に、ウイルスから細菌を守る成分が、遺伝子発現が多すぎるプラスミドを切断し、その一部が細菌の特定の部分に入りました。 DNAそれはウイルス攻撃を覚えています。 この追加のピースはデジタル「1」を表しています。フルクトース信号が存在しない場合は、デジタル「0」を扱っていました。

この方法で保存できるデータビットはわずかであったため、Wangと彼の同僚は、フルクトースベースのシステムを電気システムに置き換えました。 彼らは、印加された電圧に応答してプラスミドの発現が増加するように大腸菌を改変した。 このようにして、細菌のDNAに最大72ビットのデータと「Helloworld!」というメッセージを電気的にエンコードすることができました。 書く。 科学者たちはまた、土壌微生物の標準的な混合物に大腸菌を加えてから、コード化されたメッセージを読むためにすべてを配列決定できることを示しました。

王は、これは研究の始まりに過ぎないと強調しています。 現在のデータストレージシステムと競合するつもりはありません。 科学者にはやるべきことがたくさんあります。 たとえば、細胞分裂中の細菌の突然変異によって引き起こされる分解から情報を保護する方法を見つける必要があります。