DNK pohrana podataka- sve sto je postojalo u šoljici čaja

Znanstvenici na EMBL-EBI institutu otkrili su način za pohranu podataka u obliku DNK – materijala koji traje desetke tisuća godina. Nova metoda, objavljena 23. siječnja u časopisu Nature, omogućava pohranu najmanje 100 milijuna sati HD videa zauzimajući pri tom ne više prostora nego što stane u šalicu čaja.

Postoji mnogo digitalnih informacija na svijetu, otprilike tri zettabajta (to je 3000 milijardi milijardi bajtova). Stalno dodavanje novih informacija predstavlja pravi izazov za arhiviste. Tvrdi diskovi su skupi i potrebna im je stalna zaliha električne energije. Najbolji mediji za pohranu koji ne zahtijevaju energiju poput magnetske vrpce imaju rok trajanja od jednog desetljeća. Pohrana podataka je veliki problem kod prirodnih znanosti gdje se pohranjuju ogromne količine podataka, uključujući i DNK nizove.

“Već nam je od ranije poznato da je DNK dobar i otporan način za pohranu podataka jer ga je moguće izvući iz kostiju čupavih mamuta starih više desetaka tisuća godina, te pravilno isčitati informacije iz njega”, objašnjava Nick Goldman iz EMBL-EBI. “Također, DNK je jako malen, gust i nije mu potrebna energija za pohranu ili slanje podataka, pa je čuvanje lakše.”

Čitanje DNA je dosta jednostavno, ali je pohrana do sada bila veliki problem. Postoje dva izazova; kao prvo, korištenjem današnjih metoda moguće je proizvesti samo kratke DNA nizove, a kao drugo, i pisanje i čitanje DNA može dovesti do pogrešaka, pogotovo kada se radi o dva ista DNA slova uzastopno. Nick Goldman i suautor Ewan Birney, pomoćni direktor u EMBL-EBI, odlučili su napraviti kôd koji rješava oba problema.

“Znali smo da moramo napraviti kôd koristeći samo kratke DNK nizove i to na takav način da se isto slovo ne pojavljuje više puta za redom. Shvatili smo da je potrebno razdijeliti kôd u više preklapajućih dijelova u oba smjera te dodati informacije o indeksiranju koje nam govore gdje se u čitavome kôdu određeni dio nalazi. Također, morali smo napraviti i plan kodiranja takav da ne dozvoljava ponavljanje slova. Na taj način bilo bi potrebno imati istu pogrešku na četiri različita dijela, što je jako rijetko.” rekao je Ewan Birney.

Nova metoda zahtjeva sintetiziranja DNK od kodiranih informacija. Agilent Technologies, Inc., kompanija s bazom u Kaliforniji je u tu svrhu dobrovoljno ponudila svoje usluge. Ewan Birney i Nick Goldman poslali su im kodirane verzije .mp3 datoteke Marthin L. King-ovog govora “I have a dream“, EMBL-EBI fotografiju u .jpg formatu, .pdf datoteku Watson i Crick-ovog plodonosnog rada “Molecular structure of nucleic acids“, .txt datoteku svih Shakespeare-ovih soneta i datoteku koja objašnjava način kodiranja.

“Preuzeli smo datoteke s interneta i iskoristili ih za sintetiziranje stotina tisuća djelića DNK. Rezultati su bili veličine zrna prašine.” objasnila je Emily Leproust iz Agilenta. Poslali su uzorak natrag u EMBL-EBI, gdje su znanstvenici uspjeli sortirati DNK i dekodirati ga bez pogrešaka.

“Stvorili smo kôd koji je otporan na pogreške i za koji znamo da će, u pravim uvjetima, trajati i 10.000 godina ili duže.” rekao je Nick Goldman. “Dok god netko zna način kodiranja, biti će u mogućnosti pročitati poruku ukoliko ima stroj za čitanje DNK.”

Iako postoji mnogo praktičnih stvari koje se još trebaju riješiti, prirođena gustoća podataka i dugovječnost DNK čine ga atraktivnim medijem za pohranu podataka. Sljedeći korak za znanstvenike je usavršiti plan kodiranja te istražiti praktične aspekte, postavljajući tako put za komercijalne i održive modele DNK pohrane podataka.

Izvor: European Molecular Biology Laboratory