Nykyään saamme käsiksi kaiken ihmiskunnan tiedon pienistä taskuissamme olevista tietokoneista. Kaikki nämä tiedot on tallennettava jonnekin, mutta valtavat palvelimet vievät paljon fyysistä tilaa ja vaativat paljon energiaa. Harvardin tutkijat ovat kehittäneet uuden järjestelmän tietojen lukemiseen ja kirjoittamiseen käyttämällä orgaanisia molekyylejä, jotka voivat mahdollisesti pysyä vakaina ja toimivina tuhansia vuosia.
DNA on ymmärrettävästi työkalu tiedon tallentamiseen luonnossa – se voi tallentaa valtavia määriä dataa pieneen molekyyliin ja on erittäin vakaa ja säilyy vuosituhansia oikeissa olosuhteissa. Viime aikoina tiedemiehet ovat tutkineet tätä kykyä tallentamalla tietoja DNA:han kynien kärkiin, spraymaalipurkkeihin ja jopa piilottamalla tietoja elävistä bakteereista. DNA:n käyttämisessä tiedon välittäjänä on kuitenkin esteitä, sen lukeminen ja kirjoittaminen on edelleen melko monimutkainen ja hidas prosessi.
"Aiomme käyttää strategiaa, joka ei lainaa ideoita suoraan biologiasta", sanoo Brian Cafferty, yksi uuden tutkimuksen kirjoittajista. "Sen sijaan luotimme orgaaniselle ja analyyttiselle kemialle yhteisiin tekniikoihin ja kehitimme lähestymistavan, joka käyttää pieniä, pienimolekyylipainoisia molekyylejä tiedon koodaamiseen."
DNA:n sijasta tutkijat käyttivät oligopeptidejä, pieniä molekyylejä, jotka koostuivat vaihtelevasta määrästä aminohappoja. Uuden tallennusvälineen perustana on mikrolevy - metallilevy, jossa on 384 pientä kennoa. Erilaisia oligopeptidien yhdistelmiä sijoitetaan kuhunkin soluun yhden informaatiotavun koodaamiseksi.
Mekanismi perustuu binäärijärjestelmään: jos tietty oligopeptidi on läsnä, se luetaan 1:ksi ja jos ei, niin 0. Tämä tarkoittaa, että kunkin solun koodi voi edustaa yhtä kirjainta tai yhtä pikseliä kuvasta. Avain solussa olevan oligopeptidin tunnistamiseen on sen massa, joka voidaan saada massaspektrometrillä.
Kokeissaan tutkijat pystyivät tallentamaan, tallentamaan ja lukemaan 400 kilotavua tietoa, mukaan lukien luentokopion, valokuvan ja kuvan. Ryhmän mukaan keskimääräinen kirjoitusnopeus oli kahdeksan bittiä sekunnissa ja lukunopeus 20 bittiä sekunnissa 99,9 prosentin tarkkuudella.
Tutkijoiden mukaan uudella järjestelmällä on useita etuja. Oligopeptidit voivat olla stabiileja satoja tai tuhansia vuosia, mikä tekee niistä ihanteellisen valinnan pitkäaikaiseen arkistotietojen tallentamiseen. Ne voivat myös tallentaa enemmän dataa pienempään fyysiseen tilaan, mahdollisesti jopa enemmän kuin DNA. Siten New Yorkin julkisen kirjaston koko sisältö voidaan säilyttää teelusikalliseen täynnä proteiinia.
Järjestelmä voi toimia monenlaisten molekyylien kanssa ja kirjoittaa dataa nopeammin kuin DNA-pohjaiset vastineensa, vaikka tutkijat myöntävätkin, että lukeminen voi olla melko hidasta. Joka tapauksessa tekniikkaa voidaan parantaa tulevaisuudessa paremmilla tekniikoilla, kuten mustesuihkutulostimilla tietojen tallentamiseen ja parannetuilla massaspektrometreillä tietojen lukemiseen.
Tutkimus julkaistiin tieteellisessä lehdessä .
Lähde: 3dnews.ru