„Atkūrė 97 proc. tikslumu.“ Išsaugoti duomenis bus galima 350 kartų greičiau

Nors viename grame DNR galima saugoti šimtus milijonų gigabaitų duomenų, technologija, kuria būtų galima tuo pasinaudoti, dar nėra visiškai perspektyvi. Iš dalies taip yra todėl, kad duomenų kodavimo DNR procesas reikalauja, kad kiekviena molekulė būtų sintetinama „nuo nulio“, prieš tai ją suprojektavus konkrečiai informacijai koduoti.

Long Qian iš Pekino universiteto (Kinija) ir jos kolegos dabar sukūrė būdą, kaip veiksmingiau įrašyti informaciją į DNR.

„Geras palyginimas būtų rašomosios mašinėlės naudojimas, kai reikia spausdinti kiekvieną raidę, ir spausdinimas spaustuvės mašina – sako Harrisas Wangas iš Kolumbijos universiteto Niujorke, kuris šiame darbe nedalyvavo. – Jie iš esmės galėjo visą [informaciją] į „popierių“ įrašyti vienu metu.“

Komanda ilgas DNR gijas pavertė dvejetainiu kodu, t. y. 1 ir 0 sekomis, kurios duomenims saugoti naudojamos kompiuterijoje.

Jie pradėjo nuo paruoštų DNR šablonų, kurie tarnavo kaip pagrindas, ant kurio jie pridėjo trumpesnes DNR gijas – panašiai kaip karoliukus ant virvelės. Tuomet prie kai kurių iš šių „karoliukų“ chemine reakcija pridėjo metilo grupę, t. y. molekulę, sudarytą iš anglies ir vandenilio. Metilinti karoliukai tapo dvejetainio kodo vienetais, o nemetilinti – 0.

Ląstelės natūraliai naudoja tą patį metilinimo procesą, kad „pakeistų DNR nekeisdamos pagrindinės sekos, todėl laikui bėgant gali stabiliai saugoti papildomus reguliavimo informacijos sluoksnius“, – sako L. Qian. Ji su kolegomis išsiaiškino, kaip šį procesą atlikti daug kartų vienu metu, lygiagrečiai, prie kiekvieno šablono pridedant specialų brūkšninį kodą. Tai leido vienu metu į DNR mėginį įrašyti 350 informacijos vienetų, arba bitų, – šimtus kartų daugiau nei ankstesnis standartas, kai vienu metu buvo įrašomas tik vienas bitas.

Atlikdami bandymus, jie išsaugojo pandos atvaizdą ir senovinio Kinijos tigro antspaudo atvaizdą, tada juos atkūrė DNR sekvenatoriumi, kuriam padėjo klaidų taisymo algoritmas. Atkurti vaizdai buvo atkurti 97 proc. ar didesniu tikslumu.

Galiausiai mokslininkai padarė šį procesą tokį patogų, kad 60 savanorių studentų galėjo praktikuotis saugoti tekstą DNR mėginiuose naudodami „pasidaryk pats“ rinkinius, kuriuose buvo paprasta cheminė įranga metilinimo reakcijai atlikti ir kompiuterinė programa, verčianti jų žodžius į kodą. Nors šie savanoriai anksčiau nebuvo mokęsi dirbti su DNR, jų kodavimo proceso klaidų lygis buvo mažesnis nei 2 proc.

L. Qian sako, kad tai galėtų padėti sukurti „stalinius DNR spausdintuvus arba saugojimo rinkinius, [kuriuos] būtų galima naudoti namuose arba mažose organizacijose, kad vartotojai galėtų kurti svarbių asmeninių duomenų – pavyzdžiui, teisinių dokumentų ar skaitmeninių nuotraukų – atsargines kopijas šimtmečius išliekančia forma“.

H. Wangas sako, kad DNR technologija galėtų būti ypač naudinga archyvų saugojimui – ir nors technologiniai diskai ir magnetinės juostos ilgainiui gali pasitraukti į užmarštį, jis mano, kad DNR sekos nustatymas tik tobulės.

Tyrimas paskelbtas žurnale „Nature“.

Parengta pagal „New Scientist“.