Oricât de eficiente ar fi sistemele electronice de stocare a datelor, ele nu au nimic comparabil cu ceea ce poate oferi natura. O nouă tehnică de imprimare ADN (scrierea datelor în ADN) funcționează ca o mașină de tipărit și este suficient de simplă pentru a putea fi utilizată de oricine.
Scrierea datelor în ADN înseamnă, de obicei, sintetizarea catenelor de acid nucleic bază azotată cu bază azotată (pentru a face asocierea cu mașina de tipărit, o bază azotată este echivalentul unei litere), similar cu înșirarea mărgelelor pe o sfoară. Acest proces este foarte lent, mai ales atunci când avem de a face cu miliarde de litere (baze azotate) dintr-o anumită secvență de ADN.
Însă noua tehnică de imprimare ADN crește drastic viteza acestui proces. Cercetătorii au creat un set de 700 de „cărămizi” de ADN (blocuri de ADN), fiecare conținând 24 baze azotate, care funcționează ca părțile în mișcare ale tiparniței. Ele pot fi aranjate în ordinea dorită și pot fi utilizate pentru a-și „tipări” datele pe șabloane de ADN. În loc de a scrie bit cu bit, această mașină de tipărit scrie 350 de biți simultan la fiecare reacție.
Pentru a simplifica procesul, datele nu sunt codificate sub forma bazelor azotate (GCAT) din ADN, ci sub formă de cod binar (1 și 0). În acest caz, la unele blocuri de ADN au fost atașați markeri chimici – cărămizile cu markeri reprezintă 1, iar cele fără markeri reprezintă 0.
Echipa de cercetători a testat tehnica prin stocarea unor imagini, inclusiv fotografia unui panda formată din peste 252.500 de biți. După câteva ajustări, metodele standard de citire a ADN-ului au putut recupera 100% din date.
Atracția stocării datelor în ADN este evidentă. Unul dintre motive este densitatea incredibilă – s-a estimat că peste 10 miliarde de gigabytes de date ar putea fi stocate doar într-un centimetru cub de ADN. Mai mult, stocate în condițiile optime, aceste date pot fi păstrate mii sau chiar milioane de ani.
Citirea datelor din ADN este relativ rapidă, însă scrierea lor este lentă. Același lucru s-ar putea spune și despre scrierile din timpurile străvechi, motiv pentru care cercetătorii au aplicat o soluție similară. Inventarea tiparniței a permis copierea în masă a textelor. Literele individuale pot fi aranjate în blocuri mai mari pentru a tipări mai multe copii rapid.
Sursa de inspirație pentru această tiparniță moleculară o constituie modul în care celulele noastre stochează și prelucrează datele. Fiecare celulă din corpul nostru conține o copie a întregului nostru genom. Ceea ce diferențiază celulele din diferite țesuturi este un strat suplimentar de informații denumit epigenom. Markerii chimici atașați arată care gene trebuie activate pentru a permite celulelor să-și îndeplinească sarcinile specifice.
În cazul noii tehnici de imprimare ADN, acești markeri (sau grupări metil) dețin informațiile ce sunt scrise și citite. Blocurile (cărămizile) de ADN sunt capetele mobile ale tiparniței, iar catenele-șabloane de ADN reprezintă hârtia. Atunci când este necesară o anumită secvență, blocurile corespunzătoare sunt selectate și introduse în soluția cu șablonul, unde se leagă de regiuni specifice ale catenei de ADN.
La final vine cerneala. O enzimă copie toate grupările metil din blocurile de ADN pe fiecare parte a șablonului de ADN. Apoi un dispozitiv de secvențiere poate citi tiparele de 1 și 0 pentru a recrea fișiere digitale de stocare. Deoarece blocurile se auto-asamblează pe catena de ADN, numeroase procese de scriere au loc simultan.
Sursa: Science Alert