Komputery DNA są coraz bliżej
Ostatnio DNA przyciąga coraz większą uwagę jako alternatywa dla tradycyjnych napędów. Jego zalety w zakresie wydajności: na przykład Europejska Organizacja Badań Jądrowych (CERN), która obsługuje słynny Wielki Zderzacz Hadronów, produkuje 15 petabajtów informacji rocznie. Ile dysków twardych, płyt CD lub taśm magnetycznych można policzyć dla siebie. Ale DNA do tego będzie potrzebować tylko około 7 gramów - chyba że, oczywiście, zastosuje metodę kodowania zaproponowaną przez grupę naukowców z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej w Heidelbergu (EMBL, Niemcy).
Ogólnie rzecz biorąc, nie tak dawno temu informowaliśmy o rewolucyjnej pracy specjalistów z Harvardu (USA), których metoda pozwala rejestrować informacje w DNA bez udziału żywej komórki. W swoich eksperymentach naukowcy z EMBL operowali taką samą ilością informacji, jak Harvardianie - około 5,2 miliona bitów. Jaka jest różnica między tymi dwoma sposobami? W technologii kodowania. Naukowcy z Harvardu zastosowali prosty kod, w którym różne zasady DNA pasowały do zera (adenina i cytozyna) lub jeden (guanina i tymina). Ta metoda często prowadziła do pojawienia się długich fragmentów składających się z jednej litery, a sekwencjonowanie maszyny na takich monotonnych kawałkach jest skłonne popełniać błędy, to znaczy istnieje namacalne ryzyko zniekształcenia informacji.
Naukowcy z EMBL skomplikowali kod, sprawiając, że każdy bajt (o którym wiadomo, że ma osiem bitów) odpowiada pewnemu „słowu” pięciu liter podstawowych (na przykład AASTT). Ponadto złamali cały szereg informacji w nakładające się fragmenty DNA o długości 117 nukleotydów (które, zgodnie z oryginalną pracą, zawierały również adres tej konkretnej informacji). Wzajemne nałożenie pozwoliło sprawdzić błąd, określając pozycję fragmentu informacji względem trzech innych. Innymi słowy, utworzono kontekst informacyjny, który pozwala prawidłowo odczytywać słowo, nawet jeśli wkradła się do niego pewna niejasność z powodu błędu. Na przykład słowo „łuk” może istnieć na równi ze słowem „łąka”, ale kontekst nie da błędu: nie można strzelać z „łąki”.
Korzystając z tej metody, naukowcy zamienili się w DNA 154 sonetów Szekspira, przemówienie Martina Luthera Kinga „Mam marzenie”, klasyczny artykuł Watsona i Cricka na temat struktury DNA, zdjęcia personelu instytutu i opis metody konwersji informacji na DNA. Według autorów pracy w czasopiśmie Nature udało im się przywrócić oryginalne informacje z DNA ze 100-procentową dokładnością..
Nośniki pamięci oparte na DNA mogą stać się nie tylko bardziej pojemne, ale także bardziej niezawodne niż zwykłe dyski twarde i dyski kompaktowe. Ostatecznie DNA mamuta leżało w zimnej krainie 60 tysięcy lat, prawie bez utraty informacji. Ale na razie głównym problemem związanym z manipulacją informacjami DNA pozostaje ich wysoki koszt. Kodowanie DNA jednego megabajta kosztuje 12 400 USD. Kolejne 220 dolarów będzie potrzebne na usunięcie i zwrot tego megabajta zi do DNA. Jednak sami naukowcy są przekonani, że metoda z czasem stanie się tańsza i po pół wieku możliwe będzie na przykład przetwarzanie dużych tablic ważnych, ale rzadko używanych informacji (takich jak te same dane z LHC).
