DNA jako nośnik informacji

          DNA jest najgęstszym nośnikiem informacji znany ludzkości. Jak gęstym? Tego nie da się jednoznacznie powiedzieć. Przytaczane w różnych publikacjach dane odbiegają od siebie, ale kiedy się je sobie uzmysłowi to i tak trudno otrząsnąć się z wrażenia. Nie można przecież przejść obojętnie obok informacji, że wszystkie filmy jakie wyprodukował człowiek miały by się zmieścić w czymś wielkości kostki cukru. I nie ma znaczenia, że raz jest to 215 petabajtów, raz "prawie zetabajt" (trylion gigabajtów), jakie teoretycznie możemy zmieścić w 1 gramie DNA.

          Zaletą kwasu deoksyrybonukleinowego jest też jego trwałość. W przeciwieństwie do płyt DVD, twardych dysków, napędów taśmowych, materiał DNA przechowywany w chłodnym i suchym miejscu może przetrwać tysiąclecia – co potwierdza analiza materiału genetycznego szczątków neandertalczyka sprzed 430 000 lat znalezionego w Hiszpanii. Trzymane w temperaturze -18 °C i laboratoryjnych warunkach mogą być użyteczne za ponad dwa miliony lat.

          Poza tym, w przypadku DNA nie ma ryzyka, jakie wiąże się na przykład z wykorzystaniem napędów taśmowych – z dużym prawdopodobieństwem można założyć, że za 100 czy 200 lat nie będziemy mieli czym odczytać zapisanych na nich danych. Będzie wręcz odwrotnie, w przyszłości powinniśmy to robić wygodniej i sprawniej

Prace trwają od 1988 roku

Pierwszą osobą, która zapisała dane w DNA, był Joe Davis. Artysta razem z naukowcami z Harvard Medical School zakodował w sekwencji DNA obrazek przedstawiający starogermańską runę. Informacja o białych i czarnych pikselach zajmowała tylko 35 bitów i została wstrzyknięta do bakterii E. coli. W 2012 roku poprzeczka poszła jeszcze wyżej: badacze pracujący w Microsoft Research of Washington "nagrali" na DNA 200 megabajtów. W teorii, w pojedynczym nukleotydzie można zakodować 2 bity. Dawałoby to pojemność 455 eksabajtów na gram materiału DNA.  Zespół genetyków z tej samej uczelni, kierowany przez George’a Churcha i Sri Kosuri zapisał w DNA książkę, liczącą 52 000 słów, 11 obrazków JPG i kod wirusa napisany w JavaScripcie.

          DNA zbudowana jest z czterech związków chemicznych: Adeniny, Cytozyny, Guaniny i Tyminy (ACGT), które połączone są ze sobą w charakterystyczny, można powiedzieć zaprogramowany sposób. Pierwszym etapem jest przełożenie cyfrowych treści zapisanych w postaci 0 i 1 na ciąg znaków ACGT. Następnie mogą być one dzielone na fragmenty i uzupełniane o dodatkowe informacje, które opisują jego lokalizację w pliku wyjściowym.

W kolejnym kroku, sekwencje DNA są rzeczywiście „produkowane” i umieszczane w probówce. Żeby je odczytać potrzeba sekwensera DNA, który rozpoznaje sekwencje ACGT i komputera, zmieniającego je z powrotem na wartości binarne oraz korygującego błędy. Bardzo istotne jest też, że naukowcom z Microsoft Research udało się też opracować dostęp sekwencyjny. Oznacza to, że nie muszą analizować całego materiału, żeby odczytać potrzebny fragment danych.

          W przeciwieństwie do innych futurystycznych metod przechowywania danych, wszystkie operacje związane z zapisem, odczytem czy przechowywaniem danych w nukleotydach odbywają się w temperaturze pokojowej, a nie np. w środowisku chłodzonym ciekłym azotem.

Są też minusy. Operacja zapisu danych w DNA jest bardzo powolna. Prędkość na poziomie 400 bitów na sekundę to zdecydowanie za mało, by mówić o swobodnym dostępie do danych. Kolejny problem to fakt, że każda operacja sekwencjonowania DNA niszczy wejściowy materiał. Oznacza to, że im częściej je odczytujemy, tym mniej go zostaje na kolejny raz. By tego uniknąć trzeba kopiować DNA, co jest stosunkowo proste, ale rodzi inne komplikacje, bo może wprowadzać błędy.

          Ale to wszystko to tylko kłopoty techniczne. Prawdziwym wyzwaniem, jakie stoi przed nowym sposobem przechowywania danych jest obniżenie kosztów stworzenia syntetycznego DNA i procesu jego odczytu. Na chwilę obecną jest mowa o kwocie ok. 3500–4500 dolarów za 1 MB danych. Pociechą ma być fakt, że odczytanie ludzkiego genomu w 2007 roku kosztowało 10 milionów dolarów. Dziś da się to zrobić za 1000 USD.

(informacja z internetu).

            W głowie się nie mieści do czego zdolny jest człowiek. Tym bardziej trzeba podziwiać Stwórcę, że dopuścił człowieka do swoich tajemnic.