ביוטכנולוגיה תסייע לאחסן כמויות אדירות של נתונים במשך אלפי שנים

כיום, אנו יכולים לגשת לכל הידע של האנושות ממחשבים קטנים בכיסנו. את כל הנתונים האלה צריך לאחסן איפשהו, אבל שרתים ענקיים תופסים הרבה מקום פיזי ודורשים הרבה אנרגיה. חוקרי הרווארד פיתחו מערכת חדשה לקריאה וכתיבת מידע באמצעות מולקולות אורגניות שעלולות להישאר יציבות ופונקציונליות במשך אלפי שנים.

ה-DNA הוא באופן מובן הכלי לאחסון מידע בעולם הטבע - הוא יכול לאחסן כמויות אדירות של נתונים במולקולה זעירה והוא יציב ביותר, שורד אלפי שנים בתנאים הנכונים. לאחרונה, מדענים חקרו את היכולת הזו על ידי רישום נתונים ב-DNA על קצה העפרונות, בפחיות של ספריי צבע, ואפילו על ידי הסתרת נתונים בחיידקים חיים. אבל יש מכשולים לשימוש ב-DNA כמעביר מידע; הקריאה והכתיבה שלו נותרו תהליך מורכב ואיטי למדי.

"אנחנו הולכים להשתמש באסטרטגיה שאינה שואלת רעיונות ישירות מהביולוגיה", אומר בריאן קפרטי, אחד ממחבריו של המחקר החדש. "במקום זאת, הסתמכנו על טכניקות משותפות לכימיה אורגנית ואנליטית ופיתחנו גישה המשתמשת במולקולות קטנות בעלות משקל מולקולרי נמוך כדי לקודד מידע."

במקום DNA, החוקרים השתמשו באוליגופפטידים, מולקולות קטנות המורכבות ממספר משתנה של חומצות אמינו. הבסיס למדיום האחסון החדש הוא מיקרופלייט - פלטת מתכת עם 384 תאים זעירים. שילובים שונים של אוליגופפטידים ממוקמים בכל תא כדי לקודד בייט אחד של מידע.

המנגנון מבוסס על מערכת בינארית: אם קיים אוליגופפטיד מסוים, הוא נקרא כ-1, ואם לא, אז כ-0. המשמעות היא שהקוד בכל תא יכול לייצג אות אחת או פיקסל אחד של תמונה. המפתח לזיהוי איזה אוליגופפטיד קיים בתא הוא המסה שלו, אותה ניתן להשיג באמצעות ספקטרומטר מסה. 

בניסויים שלהם, החוקרים הצליחו להקליט, לשמור ולקרוא 400 KB של מידע, כולל תמליל הרצאה, תמונה ותמונה. לדברי הצוות, מהירות הכתיבה הממוצעת הייתה שמונה סיביות לשנייה ומהירות הקריאה הייתה 20 סיביות לשנייה, עם דיוק של 99,9%.

מדענים אומרים שלמערכת החדשה יש כמה יתרונות. אוליגופפטידים יכולים להיות יציבים במשך מאות או אלפי שנים, מה שהופך אותם לבחירה אידיאלית לאחסון נתונים ארכיוני ארוך טווח. הם יכולים גם לאחסן יותר נתונים במרחב פיזי קטן יותר, אולי אפילו יותר מ-DNA. כך, ניתן לשמר את כל תכולת הספרייה הציבורית של ניו יורק בכפית מלאה בחלבון.

המערכת יכולה לעבוד עם מגוון רחב של מולקולות ויכולה לכתוב נתונים מהר יותר ממקבילותיה מבוססות ה-DNA, אם כי החוקרים מודים שהקריאה יכולה להיות איטית למדי. כך או כך, ניתן לשפר את הטכנולוגיה בעתיד באמצעות טכניקות טובות יותר, כמו שימוש במדפסות הזרקת דיו כדי להקליט נתונים וספקטרומטרי מסה משופרים כדי לקרוא אותם.

המחקר פורסם בכתב עת מדעי ACS מדע מרכזי.

מקור: 3dnews.ru