Gjennom hele menneskehetens historie har mennesker kommet med alle slags datalagringssystemer - fra overskrift og meislete inskripsjoner til harddisker og kompakte plater. Men de har alle en ting til felles: På et tidspunkt fornedrer de seg.
Derfor har forskere vært på jakt etter mer holdbar datalagring, som diamanter og til og med DNA. Nå for første gang, rapporterer Gina Kolata ved The New York Times, har forskere kodet en kort film i DNA fra levende celler ved å bruke CRISPR – Cas genredigeringsteknikk - et trekk som kan føre til cellulær registrering av helsedata. De publiserte resultatene denne uken i tidsskriftet Nature.
Konseptet bak DNA-datalagring er relativt enkelt. Mens digitale filer i det vesentlige lagres ved å registrere en serie med tallene 0 og 1, kan DNA lagre de samme dataene ved å kode informasjonen i dens fire nukleobaser, A, G, C og T.
Som Robert Service hos Science melder, har forskere gjort nettopp det siden 2012, da genetikere først kodet en 52 000 ord stor bok i DNA. Selv om den opprinnelig var ineffektiv, har teknologien over tid blitt bedre. I mars rapporterte et team av forskere at de hadde kodet seks filer, inkludert et datamaskinoperativsystem og en film til syntetiske fragmenter av DNA.
For denne siste studien valgte forskerne en film av en galopperende hest innspilt av den britiske fotografen Eadweard Muybridge i 1878, et av de første filmene som noen gang er tatt opp, tatt i et forsøk på å finne ut om løpende hester noen gang hadde alle fire fot av bakke.
Forskere brukte CRISPR-Cas-systemet for å overføre DNA til bakteriene. Dette systemet utnytter kraften til bakterieimmunforsvaret for å endre bakterienes DNA, forklarer Ian Sample for The Guardian . Når virus invaderer, sender bakterier ut enzymer for å kutte virusets genetiske kode. Og det inkluderer fragmenter av virus-DNA i sin egen struktur for å huske inntrengeren i tilfelle fremtidige angrep. Forskere kan manipulere dette systemet og kontrollere hvilke biter av DNA som hiver en tur inn i bakteriegenomet.
Forskerne opprettet en syntetisk streng med DNA som inneholder en fem-rammers blokk av denne videoen, så vel som et bilde av en hånd - bokstavene i nukleobasene som representerer skyggen og plasseringen til hvert bildes piksler. "Forskerne matet deretter DNA-strengene til E. coli-bakterien" skriver Sample. "Insektene behandlet DNA-stripene som invaderende virus og la dem pliktoppfyllende til deres egne genomer."
"Vi leverte materialet som kodet hestebildene en ramme om gangen, " forteller Harvard nevrovitenskapsmann Seth Shipman, første forfatter av studien til Sample. Da vi sekvenserte bakteriene, så vi på hvor rammene var i genomet. Det fortalte oss i hvilken rekkefølge rammene skulle vises. ”
Som eksempler rapporterte, tillot forskere bakteriene å formere seg i en uke, og førte DNAet ned gjennom mange generasjoner. Når de sekvenserte genomet til bakteriene, klarte de å rekonstruere de kodede bildene med 90 prosent nøyaktighet.
Selv om det ville være kult å ha The Lord of the Rings- trilogien kodet i DNAet ditt en dag, forteller Shipman til Kolata at det egentlig ikke er poenget med denne forskningen. I stedet håper han at teknikken kan føre til molekylære opptakere som over tid kunne samle data fra celler.
"Vi ønsker å gjøre celler til historikere, " sier Shipman i en pressemelding. "Vi ser for oss et biologisk minnesystem som er mye mindre og mer allsidig enn dagens teknologier, som vil spore mange hendelser ikke-påtrengende over tid."
Til slutt håper Shipman å bruke teknikken for å studere utviklingen av hjernen. I stedet for å prøve å observere hjerneceller ved hjelp av avbildningsteknikker eller via kirurgi, ville disse molekylære opptakerne samle inn data over tid fra hver celle i hjernen, som deretter kan dekodes av forskere.
Men den dagen er fremdeles en vei utenom, og den nåværende forskningen er bare et bevis på konseptet. "Det dette viser oss er at vi kan få informasjonen inn, vi kan få informasjonen ut, og vi kan forstå hvordan timingen fungerer også, " sier Shipman til Sample.
Mens Shipman er fokusert på helse, tar tech-verdenen også merke til disse DNA-studiene. Antonio Regalado ved MIT Technology Review rapporterer at i mai kunngjorde Microsoft at den utvikler en DNA-lagringsenhet og håper å ha en versjon av den i drift innen utgangen av tiåret. Fordelene med DNA-lagring er ganske åpenbare, melder Regalado. Ikke bare varer DNA tusen ganger lenger enn en silisiumenhet, det kan inneholde en kvintillion byte med data i en kubikk millimeter. Hver film som noen gang er laget, kan lagres på en enhet som er mindre enn en sukkerbit. Flyttingen kan til slutt avslutte dagene med massive, energisugende datasentre som kreves for å holde rede på alt fra flott litteratur til feriebilder.
