Ενα ολόκληρο βιβλίο σε ένα μόριο DNA

Το νέο βιβλίο του καθηγητή Τζορτζ Τσερτς δεν θα φτάσει στα βιβλιοπωλεία πριν από τις 2 Οκτωβρίου, ήδη όμως έχει πετύχει ένα σημαντικό ορόσημο: έφτασε τα 70 δισεκατομμύρια αντίτυπα, κωδικοποιημένα σε μόρια DNA.

Ο Δρ Τσερτς, καθηγητής Γενετικής στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, κατάφερε να γράψει σε μόρια DNA το βιβλίο του Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves («Αναγένεση: Πώς η συνθετική βιολογία θα επανεφεύρει τη φύση και τους εαυτούς μας») το οποίο περιέχει 1.000 περισσότερη πληροφορία σε σχέση με το προηγούμενο ρεκόρ αποθήκευσης δεδομένων σε DNA.

Η ομάδα του Τσερτς παρουσιάζει το επίτευγμα στο περιοδικό «Science»..

Η αποθήκη πληροφοριών της φύσης

Εδώ και τουλάχιστον 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια, τo DNA είναι το μέσο που χρησιμοποιεί η φύση για να αποθηκεύει και να διαιωνίζει την πληροφορία -και η γενετική αυτή πληροφορία είναι κυριολεκτικά ψηφιακή. Σε αντίθεση όμως με τους υπολογιστές, οι οποίοι κωδικοποιούν τα δεδομένα με δύο μόνο ψηφία (στο δυαδικό σύστημα του «0» και του «1»), το αλφάβητο του DNA αποτελείται από τέσσερα ψηφία, τις χημικές βάσεις Α, Τ, C, G.

Η εγγραφή οποιασδήποτε μορφής πληροφορίας σε μόρια DNA είναι τεχνικά εφικτή εδώ και πολλά χρόνια. Ο Δρ Τσερτς όμως πέτυχε νέο ρεκόρ όσον αφορά τον όγκο δεδομένων χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές εγγραφής και ανάγνωσης.

Η ομάδα του Αμερικανού γενετιστή χρησιμοποίησε τσιπ DNA που κυκλοφορούν στην αγορά για να δημιουργήσει μικρά μόρια DNA, το καθένα από τα οποία περιείχε 96 bit δεδομένων, καθώς και μια αναγνωριστική περιοχή των 19 bit για τη συναρμολόγηση αυτών των επιμέρους τμημάτων σε ένα πλήρες βιβλίο.

Το πρωτότυπο του βιβλίου περιείχε 54.898 τέτοια κομμάτια των 96 bit, συμπεριλαμβανομένης της εικονογράφησης και της σελιδοποίησης σε κώδικα HTML. Στην επόμενη φάση, οι ερευνητές διάβασαν την αλληλουχία του πρωτοτύπου και δημιούργησαν μερικές δεκάδες δισεκατομμύρια αντίτυπα.

Σημαντικές μελλοντικές εφαρμογές

Όπως εξηγεί στο βιβλίο του, ο Δρ Τσερτς πιστεύει ότι η αποθήκευση δεδομένων σε DNA μπορεί να έχει σημαντικές πρακτικές εφαρμογές, για παράδειγμα στην αρχειοθέτηση και την αντιγραφή μεγάλων όγκων πληροφοριών.

Ο καθηγητής επισημαίνει μεταξύ άλλων ότι τι DNA είναι το πυκνότερο αποθηκευτικό μέσο που γνωρίζει ο άνθρωπος, καθώς φτάνει τα 5,5 petabit, ή 1 εκατομμύριο gigabit, ανά κυβικό χιλιοστό.

Ο όγκος που καταλαμβάνει κάθε αντίτυπο του βιβλίου του Δρ Τσερτς είναι επομένως αμελητέος. Ο ίδιος ο συγγραφέας δηλώνει ότι σκέφτηκε να συμπεριλάβει ένα βιολογικό αντίγραφο σε κάθε τυπωμένο αντίτυπο, αποφάσισε όμως να μην το κάνει μέχρι να καθοριστούν κανόνες για τη χρήση μεθόδων συνθετικής βιολογίας.

ΠΗΓΗ: tovima.gr