Καθώς ο ρυθμός δημιουργίας δεδομένων από την ανθρωπότητα αυξάνεται εκθετικά με την άνοδο της τεχνητής νοημοσύνης, οι επιστήμονες ενδιαφέρονται για το DNA ως τρόπο αποθήκευσης ψηφιακών πληροφοριών.
Εξάλλου, το DNA είναι ο τρόπος που χρησιμοποιεί η φύση για να αποθηκεύει δεδομένα. Κωδικοποιεί γενετικές πληροφορίες και καθορίζει το σχέδιο κάθε ζωντανού οργανισμού στον πλανήτη. Επιπλέον, είναι τουλάχιστον 1.000 φορές πιο συμπαγές από τους δίσκους στερεάς κατάστασης (SSD). Είναι χαρακτηριστικό ότι ερευνητές έχουν κωδικοποιήσει τα 154 σονέτα του Σαίξπηρ, 52 σελίδες μουσικής του Μότσαρτ και ένα επεισόδιο της σειράς του Netflix «Biohackers » σε μικροσκοπικές ποσότητες DNA.
Αλλά αυτά ήταν ερευνητικά πειράματα ή κόλπα δημοσιότητας για τα μέσα ενημέρωσης. Η αποθήκευση δεδομένων στο DNA δεν είναι ακόμη ακριβώς mainstream, αλλά ίσως πλησιάζει στο να γίνει. Όπως αναφέρει το Wired, πλέον μπορεί κανείς να αγοράσει το πρώτο εμπορικά διαθέσιμο βιβλίο γραμμένο σε DNA.
Ο εκδοτικός οίκος Asimov Press παρουσίασε μια ανθολογία δοκιμίων βιοτεχνολογίας και ιστοριών επιστημονικής φαντασίας κωδικοποιημένων σε αλυσίδες DNA. Για 60 δολάρια, μπορεί κανείς να αποκτήσει ένα φυσικό αντίγραφο του βιβλίου καθώς και την έκδοση νουκλεϊκού οξέως – μια μεταλλική κάψουλα γεμάτη με αποξηραμένο DNA.
Πώς ένα βιβλίο μπαίνει σε μόρια DNA
Για την κωδικοποίηση του βιβλίου σε DNA, ο Asimov Press συνεργάστηκε με την εταιρεία Catalog με έδρα τη Βοστώνη, η οποία δημιούργησε περίπου 500.000 μοναδικά μόρια DNA για την κωδικοποίηση των 240 σελίδων του βιβλίου, που αντιστοιχούν σε 481.280 bytes δεδομένων.
Η παραδοσιακή αποθήκευση δεδομένων στο DNA λειτουργεί με τη μετατροπή του δυαδικού κώδικα 0 και 1 ενός ψηφιακού αρχείου σε A (αδενίνη), C (κυτοσίνη), G (γουανίνη) και T (θυμίνη) – τα δομικά στοιχεία του DNA. Οι προσαρμοσμένες αλυσίδες DNA συντίθενται χημικά γράμμα προς γράμμα ώστε να ταιριάζουν με την επιθυμητή αλληλουχία.
Τα δομικά στοιχεία του DNA είναι τα A (αδενίνη), C (κυτοσίνη), G (γουανίνη) και T (θυμίνη)
KJPargeter/Freepik
Η Catalog όμως χρησιμοποιεί μια άλλη μέθοδο που ονομάζεται συνδυαστική συναρμολόγηση, την οποία η εταιρεία παρομοιάζει με την τυπογραφική μηχανή του Γουτεμβέργιου. Παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο τα γράμματα μπορούν να μετακινηθούν και να τοποθετηθούν για να σχηματίσουν λέξεις, η Catalog δημιούργησε ένα αλφάβητο από κομμάτια DNA που μπορούν να συναρμολογηθούν για να αναπαραστήσουν bits. Η εταιρεία κατασκευάζει αυτά τα κομμάτια DNA μαζικά και στη συνέχεια χρησιμοποιεί ένζυμα για να κωδικοποιήσει πληροφορίες σε αυτά. Ο David Turek, επικεφαλής τεχνολογίας της Catalog, δήλωσε ότι το κόστος για την κωδικοποίηση του βιβλίου σε DNA και την δημιουργία 1.000 αντιτύπων ανέρχεται σε λίγες (δεν ανέφερε ακριβές ποσό) χιλιάδες δολάρια.
«Πρόκειται για μια περίπτωση όπου κωδικοποιείς κάτι στο DNA μία φορά και μπορείς να φτιάξεις όσα αντίγραφα θέλεις χρησιμοποιώντας τα εργαλεία της μοριακής βιολογίας», λέει. «Είναι αρκετά εύκολο να το κάνεις αυτό σε μεγάλο όγκο».
Αφού η Catalog έκανε την κωδικοποίηση, τα μόρια DNA αποξηράνθηκαν και στάλθηκαν στη Γαλλία, όπου η εταιρεία βιολογικής αποθήκευσης Imagene τα πακετάρισε σε κάψουλες από ανοξείδωτο χάλυβα με αδρανή εσωτερική ατμόσφαιρα (δηλαδή χωρίς οξυγόνο ή υγρασία στο εσωτερικό τους). Σε αυτή την κατάσταση, το DNA στο εσωτερικό μπορεί να διατηρηθεί για χιλιάδες χρόνια.
Τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στο DNA «διαβάζονται» με μια μηχανή αλληλουχίας, η οποία καθορίζει τη σειρά των A, C, G και T. Η εταιρεία αλληλούχισης Plasmidsaurus με έδρα το Σαν Φρανσίσκο ανέλαβε να κάνει αυτή την αποκωδικοποίηση, και η αλληλουχία του DNA είναι διαθέσιμη στους πελάτες που αγοράζουν το βιβλίο. Η Asimov Press έχει ήδη δεχθεί σχεδόν 500 προπαραγγελίες, σύμφωνα με το Wired.
Ιδανικός τρόπος μακροπρόθεσμης αποθήκευσης
Η δυνατότητα να τοποθετήσετε μια κάψουλα γεμάτη DNA σε ένα ράφι ή σε ένα συρτάρι και να την ξεχάσετε είναι ένα σημαντικό μέρος της ελκυστικότητάς του ως μέσο αποθήκευσης. Ο Turek λέει ότι το DNA θα μπορούσε ενδεχομένως να αντικαταστήσει τα εκτεταμένα, ενεργοβόρα data centers. Σε αντίθεση με την αποθήκευση δεδομένων σε διακομιστές (servers), η οποία απαιτεί συνεχή χρήση ενέργειας, το DNA μπορεί να παραμείνει σε ένα ράφι για χρόνια χωρίς να χρειάζεται ενέργεια μέχρι να ανακτηθούν τα δεδομένα αυτά. Φυσικά, αυτό σημαίνει ότι το DNA δεν είναι το ιδανικό μέσο για την αποθήκευση δεδομένων στα οποία υπάρχει συχνή πρόσβαση. Αλλά οι ερευνητές το οραματίζονται ως ιδανικό τρόπο για τη διατήρηση μεγάλων ποσοτήτων αρχειακών δεδομένων.
