Microsoft va Vashington universiteti tadqiqotchilari sun'iy ravishda yaratilgan DNK uchun birinchi to'liq avtomatlashtirilgan, o'qilishi mumkin bo'lgan ma'lumotlarni saqlash tizimini namoyish qilishdi. Bu yangi texnologiyani tadqiqot laboratoriyalaridan tijorat maʼlumotlar markazlariga oʻtkazish yoʻlidagi asosiy qadamdir.
Ishlab chiquvchilar kontseptsiyani oddiy sinov bilan isbotladilar: ular "salom" so'zini sintetik DNK molekulasining bo'laklariga muvaffaqiyatli kodlashdi va uni to'liq avtomatlashtirilgan uchdan-end tizimidan foydalangan holda raqamli ma'lumotlarga aylantirdilar. , 21 mart kuni Nature Scientific Reports jurnalida chop etilgan.
DNK molekulalari raqamli ma'lumotni juda yuqori zichlikda, ya'ni zamonaviy ma'lumotlar markazlari egallaganidan ko'p marta kichikroq bo'lgan jismoniy fazoda saqlashi mumkin. Bu biznes yozuvlari va yoqimli hayvonlarning videolaridan tortib kosmosdagi tibbiy fotosuratlar va tasvirlargacha dunyo har kuni yaratadigan katta hajmdagi ma'lumotlarni saqlash uchun istiqbolli echimlardan biridir.
Microsoft o'rtasidagi potentsial bo'shliqni bartaraf etish yo'llarini o'rganmoqda va biz ularni saqlashni xohlaymiz va ularni saqlab qolish qobiliyatimiz. Ushbu usullar algoritmlar va molekulyar hisoblash texnologiyalarini ishlab chiqishni o'z ichiga oladi . Bu katta zamonaviy ma'lumotlar markazida saqlanadigan barcha ma'lumotlarni taxminan bir necha zar o'lchamidagi bo'shliqqa sig'dirishga imkon beradi.
“Bizning asosiy maqsadimiz – oxirgi foydalanuvchi uchun boshqa bulutli saqlash tizimiga o‘xshab ko‘rinadigan tizimni ishlab chiqarishga kiritish: ma’lumotlar ma’lumotlar markaziga yuboriladi va u yerda saqlanadi, keyin esa mijozga kerak bo‘lganda paydo bo‘ladi. ”, - deydi Microsoft tadqiqotchisi Karin Shtraus. "Buni amalga oshirish uchun biz avtomatlashtirish nuqtai nazaridan amaliy ma'noga ega ekanligini isbotlashimiz kerak edi."
Ma'lumotlar odamlar yoki boshqa tirik mavjudotlarning DNKsida emas, balki laboratoriyada yaratilgan sintetik DNK molekulalarida saqlanadi va tizimga yuborilishidan oldin shifrlanishi mumkin. Sintezatorlar va sekvenserlar kabi murakkab mashinalar allaqachon jarayonning asosiy qismlarini bajarayotgan bo'lsa-da, oraliq bosqichlarning ko'pchiligi hozirgacha tadqiqot laboratoriyasida qo'l mehnatini talab qiladi. "U tijorat maqsadlarida foydalanish uchun mos emas", dedi USF da Pol Allen kompyuter fanlari va muhandislik maktabining katta ilmiy xodimi Kris Takaxashi ().
"Siz odamlarning ma'lumotlar markazi atrofida pipetkalar bilan yugurishi mumkin emas, u inson xatosiga juda moyil, bu juda qimmat va juda ko'p joy egallaydi", deb tushuntirdi Takaxashi.
Ushbu ma'lumotlarni saqlash usuli tijorat nuqtai nazaridan ma'noga ega bo'lishi uchun DNK sintezi - mazmunli ketma-ketlikning asosiy qurilish bloklarini yaratish - va saqlangan ma'lumotlarni o'qish uchun zarur bo'lgan ketma-ketlik jarayoni xarajatlarini kamaytirish kerak. Tadqiqotchilarning aytishicha, bu yo'nalish .
Microsoft tadqiqotchilarining fikriga ko'ra, avtomatlashtirish jumboqning yana bir asosiy qismi bo'lib, ma'lumotlarni saqlashni tijorat miqyosida va yanada arzonroq qiladi.
Muayyan sharoitlarda DNK o'nlab yillar davomida yomonlashadigan zamonaviy arxiv saqlash tizimlariga qaraganda ancha uzoq davom etishi mumkin. Ba'zi DNKlar o'n minglab yillar davomida ideal bo'lmagan sharoitlarda - mamont tishlarida va dastlabki odamlarning suyaklarida omon qolishga muvaffaq bo'ldi. Bu shuni anglatadiki, insoniyat mavjud ekan, ma'lumotlar shu tarzda saqlanishi mumkin.
Avtomatlashtirilgan DNK saqlash tizimi Microsoft va Vashington universiteti (UW) tomonidan ishlab chiqilgan dasturlardan foydalanadi. U raqamli ma'lumotlarning bir va nollarini DNKning "qurilish bloklari" bo'lgan nukleotidlar (A, T, C va G) ketma-ketligiga aylantiradi. Keyinchalik tizim ishlab chiqarilgan DNK bo'laklarini to'playdigan va ularni saqlash idishiga joylashtiradigan sintezatorga kerakli suyuqlik va reagentlarni etkazib berish uchun arzon, asosan tayyor bo'lmagan laboratoriya jihozlaridan foydalanadi.
Tizim ma'lumotni olishi kerak bo'lganda, u DNKni to'g'ri tayyorlash uchun boshqa kimyoviy moddalarni qo'shadi va suyuqliklarni tizimning DNK molekulalarining ketma-ketligini o'qiydigan va ularni kompyuter tushunadigan ma'lumotga aylantiradigan qismlarga surish uchun mikrosuyuq nasoslardan foydalanadi. Tadqiqotchilarning aytishicha, loyihadan maqsad tizim tez yoki arzon ishlashi mumkinligini isbotlash emas, balki shunchaki avtomatlashtirish mumkinligini ko‘rsatish edi.
Avtomatlashtirilgan DNK saqlash tizimining eng aniq afzalliklaridan biri shundaki, u olimlarni reagentlar shishalarini izlash yoki probirkalarga suyuqlik tomchilarini qo'shish monotonligi uchun vaqtni yo'qotmasdan murakkab muammolarni hal qilishdan ozod qiladi.
"Takrorlanuvchi ishlarni bajarish uchun avtomatlashtirilgan tizimga ega bo'lish laboratoriyalarga bevosita tadqiqotga e'tibor qaratish va tezroq innovatsiyalar yaratish uchun yangi strategiyalarni ishlab chiqish imkonini beradi", dedi Microsoft tadqiqotchisi Bihlin Nguyen.
Molekulyar axborot tizimlari laboratoriyasi jamoasi (MISL) allaqachon mushuklarning fotosuratlarini, ajoyib adabiyot asarlarini saqlashi mumkinligini ko'rsatdi. va arxivlangan DNK yozuvlari va bu fayllarni xatosiz chiqarib oling. Bugungi kunga qadar ular 1 gigabaytlik ma'lumotni DNKda saqlashga muvaffaq bo'lishdi .
Tadqiqotchilar uchun usullar ham ishlab chiqilgan fayllarni raqamli formatga o'tkazmasdan, molekulalarning o'zlari yordamida faqat olma yoki yashil velosipedni o'z ichiga olgan tasvirlarni topish va olish kabi.
“Ishonch bilan aytish mumkinki, biz yangi turdagi kompyuter tizimining tug'ilishiga guvoh bo'lamiz, unda molekulalar ma'lumotlarni saqlash uchun va elektronika nazorat qilish va qayta ishlash uchun ishlatiladi. Bu kombinatsiya kelajak uchun juda qiziqarli imkoniyatlarni ochadi”, dedi Vashington universitetidagi Allen maktabi professori. .
Kremniyga asoslangan hisoblash tizimlaridan farqli o'laroq, DNKga asoslangan saqlash va hisoblash tizimlari molekulalarni harakatlantirish uchun suyuqliklardan foydalanishi kerak. Ammo suyuqliklar tabiatan elektronlardan farq qiladi va butunlay yangi texnik echimlarni talab qiladi.
Vashington universiteti jamoasi, Microsoft bilan hamkorlikda, shuningdek, elektrodlar panjarasida tomchilarni harakatlantirish uchun elektr va suv xususiyatlaridan foydalangan holda laboratoriya tajribalarini avtomatlashtiradigan dasturlashtiriladigan tizimni ishlab chiqmoqda. Dasturiy ta'minot va apparat vositalarining to'liq to'plami deb ataladi , turli suyuqliklarni aralashtirish, ajratish, isitish yoki sovutish va laboratoriya protokollarini bajarishi mumkin.
Maqsad — hozirda qo‘lda yoki qimmatbaho suyuqlik bilan ishlov beruvchi robotlar tomonidan bajariladigan laboratoriya tajribalarini avtomatlashtirish va xarajatlarni kamaytirish.
MISL jamoasi uchun keyingi qadamlar oddiy, uchidan uchiga avtomatlashtirilgan tizimni Purple Drop kabi texnologiyalar, shuningdek, DNK molekulalarini qidirish imkonini beruvchi boshqa texnologiyalar bilan birlashtirishni o'z ichiga oladi. Tadqiqotchilar DNK sintezi, ketma-ketligi va manipulyatsiyasi uchun yangi texnologiyalar paydo bo'lishi bilan rivojlanishi uchun o'zlarining avtomatlashtirilgan tizimini ataylab modulli qilishdi.
"Ushbu tizimning afzalliklaridan biri shundaki, agar biz qismlardan birini yangi, yaxshiroq yoki tezroq narsa bilan almashtirmoqchi bo'lsak, biz shunchaki yangi qismni ulashimiz mumkin", dedi Nguyen. "Bu bizga kelajak uchun ko'proq moslashuvchanlikni beradi."
Yuqori rasm: Microsoft va Vashington universiteti tadqiqotchilari "so'zini yozib olishdi va hisoblashdi"Salom", birinchi to'liq avtomatlashtirilgan DNK ma'lumotlarini saqlash tizimidan foydalangan holda. Bu yangi texnologiyani laboratoriyalardan tijorat maʼlumotlar markazlariga oʻtkazishda muhim qadamdir.
Manba: www.habr.com