Ученые создали первую перезаписываемую ДНК-систему для хранения данных
Ученые из США создали первую перезаписываемую ДНК-систему для хранения данных, позволяющую редактировать информацию на молекулярном уровне быстрее и точнее, чем когда-либо прежде. Долгое время ДНК рассматривалась как идеальный носитель для архивного хранения благодаря своей невероятной компактности и долговечности: теоретически, все данные человечества могут поместиться в одной обувной коробке, а при соблюдении условий сохранности они останутся нетронутыми тысячи лет. Однако главным ограничением оставалась невозможность внести изменения в уже записанную информацию — процесс был необратимым. Исследовательская группа под руководством Ли-Куня Гу, профессора химической и биомедицинской инженерии Университета Миссури, нашла способ преодолеть это препятствие.
В основе разработки лежит принцип преобразования цифровых данных в генетический код. Современные компьютеры используют двоичную систему нулей и единиц, а ДНК-носители кодируют эти биты в последовательности из четырех букв — A, C, G и T, обозначающих азотистые основания. Новаторство команды профессора Гу заключается в создании метода, позволяющего стирать и перезаписывать эти последовательности, превращая ДНК из пассивного архива в функциональный жесткий диск.
Для считывания информации инженеры разрабатывают компактное электронное устройство, оснащенное нанопоровым сенсором. Когда нить ДНК проходит через крошечное отверстие сенсора, она генерирует слабые электрические сигналы. Специализированное программное обеспечение расшифровывает их, обратно преобразуя в двоичный код и, в конечном счете, в исходные файлы. Такой подход, по словам ученых, является более быстрым, простым и экологичным по сравнению с существующими аналогами. Помимо высокой плотности записи, трехмерная структура ДНК обеспечивает дополнительную защиту от кибератак, так как информация хранится физически, а не в постоянно подключенной к сети электронной системе. «Это похоже на супербезопасную банковскую ячейку для вашей цифровой жизни, — отметил профессор Гу. — Хранение на ДНК может защитить личные архивы, важные документы и научные данные без дополнительных проблем с кибербезопасностью». В долгосрочной перспективе исследователи планируют миниатюризировать устройство до размеров стандартного USB-накопителя.
Результаты работы были в журнале PNAS Nexus.