دانشمندان روش جدیدی برای استفاده از چگالی ذخیره‌سازی باورنکردنی داده‌ها در دیانای (DNA) به روشی مقیاس‌پذیر ابداع کرده‌اند. یک “دوربین بیولوژیکی (Biological Camera)” تصاویری را در DNA سلول‌های زنده ثبت می‌کند که برای بازیابی داده‌ها با بارکد برچسب‌گذاری می‌شوند.
مانند بسیاری از فناوری‌های انسانی، طبیعت در مورد ذخیره‌سازی داده‌ها هم از ما پیشی گرفته است. DNA می‌تواند اطلاعات را کارآمدتر از هر سیستمی که ما ساخته‌ایم ذخیره کرده و 215 میلیون گیگابایت داده را در یک گرم از مواد ذخیره کند. بهتر از این، در شرایط مناسب می‌تواند هزاران سال یا حتی بیشتر دوام بیاورد، بنابراین جای تعجب نیست که دانشمندان در تلاش برای یافتن راه‌هایی برای ذخیره داده‌ها روی DNA هستند.
اما مطمئناً، موانعی وجود دارد؛ DNA به سختی به‌طور مصنوعی سنتز می‌شود و می‌تواند شکننده باشد که این دو مورد استفاده از آن را در مقیاس‌های بزرگ موردنیاز دشوار می‌کنند. اما اکنون، دانشمندان دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) یک روش نویدبخش جدید برای نوشتن داده‌ها و خواندن آنها از DNA ایجاد کرده‌اند. این تیم می‌گوید این تکنیک مانند یک نسخه بیولوژیکی یک دوربین دیجیتال عمل می‌کند و به این ترتیب آن را “BacCam” نامیده‌اند.
پروفسور پو چوئه لو، محقق اصلی این مطالعه گفت:
دیانای درون یک سلول را به‌عنوان یک فیلم عکاسی توسعه نیافته تصور کنید. با استفاده از اپتوژنتیک (تکنیکی که فعالیت سلول‌ها را با نوری شبیه به مکانیسم شاتر دوربین کنترل می‌کند) ما موفق شدیم با چاپ سیگنال‌های نوری بر روی “فیلم” DNA، “تصاویری” را ثبت کنیم.
اساساً، از لیزرهای نور قرمز و آبی برای تحریک ژن در باکتری‌های مهندسی‌شده ویژه استفاده می‌شود که داده‌های موجود در DNA آنها را رمزگذاری می‌کند. از تکنیک‌های بارکدینگ موجود نیز برای برچسب‌گذاری داده‌ها با برچسب‌های ID منحصربه‌فرد استفاده می‌شود که سپس می‌توانند با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی سازماندهی و بازیابی شوند.
در آزمایشات، این تیم نشان داد که سیستم BacCam می‌تواند برای دریافت و ذخیره چندین تصویر به‌طور همزمان استفاده شود. نکته مهم این است که استفاده از باکتری‌های زنده آسان‌تر، ارزان‌تر و مقیاس‌پذیرتر از سنتز DNA مصنوعی از ابتدا است و این سلول‌ها در شرایط عادی راحت‌تر زنده می‌مانند.
پو چوئه لو همچنین ادامه داد:
با بهره‌گیری از قدرت DNA و مدارهای اپتوژنتیک، ما اولین “دوربین دیجیتال زنده” را ایجاد کرده‌ایم که رویکردی مقرون‌به‌صرفه و کارآمد برای ذخیره‌سازی داده‌های DNA ارائه می‌دهد. کار ما نه تنها کاربردهای بیشتر ذخیره‌سازی داده‌های DNA را بررسی می‌کند، بلکه فناوری‌های جمع‌آوری داده‌های موجود را در چارچوب بیولوژیکی مهندسی مجدد خواهد کرد. امیدواریم که این مطالعه زمینه را برای ادامه نوآوری در ثبت و ذخیره اطلاعات فراهم کند.
این تحقیق در مجله Nature Communications منتشر شده است.
منبع: Newatlas
