Новий прорив у науці: вчені роздрукували книгу на молекулах ДНК

У США біоінженери нанесли текст книги з 53 тисяч слів на молекули ДНК, а потім прочитали його за допомогою пристрою секвенування, досягнувши рекордної щільності запису інформації - 5,5 петабіт на кубічний міліметр.

Науковці намагаються пристосувати молекули ДНК для зберігання довільних даних з 1988 року, коли американським біоінформатикам вперше вдалося записати 7,9 кілобайт інформації на молекулу ДНК і прочитати її.

Дослідники під керівництвом Шрірама Косурі з Гарвардської медичної школи в Бостоні розробили особливий комп'ютерний алгоритм, що дозволяє стиснути і підготувати для запису на молекулу ДНК практично необмежений обсяг інформації.

Читайте також: Фізики встановили світовий рекорд температури на адронному колайдері

Щоб нанести запис, дані розбивають на рівні шматки і записують на короткі фрагменти ДНК завдовжки в 159 нуклеотидів.

Кожен такий блок містить 96 біт даних, 19-бітна адресу блоку і два фрагменти по 22 біта, що кодують початок і кінець інформаційного уривка.

У кожному випадку один нуклеотид кодує один біт даних - азотисті основи аденін (А) і цитозин (С) позначають логічну "одиницю", а гуанін (G) і тимін (T) - логічний нуль.

Як зазначається в матеріалі, опублікованому в Science, під час запису інформації блоки синтезуються з окремих нуклеотидів за допомогою струменевого ДНК-принтера.

Наявність адреси у кожного блоку дозволяє зберігати інформацію у вигляді суміші з коротких послідовностей нуклеотидів, а не єдиного ланцюжка ДНК. Така методика дозволяє зберігати практично необмежений обсяг інформації.

Читайте також: Астрономи розгадали ще одну таємницю Всесвіту

Науковці нанесли на молекули ДНК електронну версію книги "Регенезис: як синтетична біологія перевинайде природу і нас самих" науковця Джорджа Черча, що входить до групи дослідників, і письменника Еда Реджіса.

Електронна версія цієї книги містить в собі 5,27 мегабіта (658 кілобайт) інформації, зокрема 53,5 тисячі слів, 11 картинок і 1 ява-скрипт.

Науковці синтезували необхідні фрагменти ДНК, змішали їх, розмножили і прочитали за допомогою пристрою секвенування Illumina HiSeq. Як наголошується в статті, книга була зчитана лише з десятьма помилками на 5,27 мегабіта даних.

На думку дослідників, ДНК може стати одним з основних способів зберігання інформації в архівах і для інших цілей, що не потребують швидкого доступу до даних.

Адже щільність запису при цьому перевищує характеристики флеш-пам'яті і жорстких дисків в мільйони разів, а аналогічну характеристику у квантовій голографії - в сотні разів.