情報を記録および送信する生物学的方法は非常にのんびりしています。自然は何十億年も先の進化を遂げており、情報は重大な損害を与えることなく時間の深淵を通過しなければならないため、速攻は禁忌です。 DNAは、生物に関するデータを保存および転送するためのまさにそのようなツールであることが判明しました。当然のことながら、科学者たちはDNAを使用して情報を保存する方法について考えています。
以前、US Intelligence Advanced Research Projects Activity（IARPA）は、MIST（分子情報ストレージ）プログラムを開始しました。プログラムの枠組みの中で、SMASH（スケーラブル分子アーカイブソフトウェアおよびハードウェア）プロジェクトが際立っていました。 SMASHプログラムの契約は、Georgia Technological Research Institute（GTRI）に授与されました。このプログラムは、DNAからデータを読み書きするための半導体プラットフォーム（チップ）の開発を提供します。
SMASHプログラムでは、ツイストバイオサイエンスとロズウェルバイオテクノロジー、およびワシントン大学とマイクロソフトが、アトランタ研究所の科学者と協力しています。 BBCが本日報告したように、科学者はDNAへのデータの記録と保存において大きな進歩を報告しています。開発者によると、彼らは現在のソリューションと比較して、DNAの記録密度を100倍に増やす機会を模索することができました。たとえば、将来的には、これにより、人類の歴史にあるすべての映画を1立方体の砂糖のボリュームで記録できるようになる可能性があります。
DNAにデータを記録する場合、バイナリコードではなく、4つの基本文字をエンコードすることで、バイナリコードを使用した記録に比べて記録密度が大幅に向上します。ご存知のように、DNA鎖には、アデニン（A）、グアニン（G）、シトシン（C）、チミン（T）の4塩基の核酸配列が含まれています。たとえば、エンコードの場合、次のように塩基を表すことができます。ここで、00 = A、01 = C、10 = G、および11 = Tです。これらの酸でエンコードされたデータはDNAに書き込まれ、保存用の小さなコンテナにパックされます。 。低温では、DNAとそれに記録されたデータは、ほとんど損傷することなく何千年もの間保存することができます。
DNAにデータを書き込む際の問題は、合成速度が低く、シーケンス速度が同じであるということです。その上、それは高価です。科学者が200MBのデータを記録してDNAを合成するには、最大24時間かかります。したがって、タスクは、書き込みと読み取りの段階のコストを簡素化、高速化、および削減することです。これは、DNAをチップに配置することによって支援されます。 GTRIの科学者は、1つの重要な改善を伴う、そのようなアプローチの1つを考え出し、実装しました。彼らは一度に多くの細胞でDNAの一本鎖を並行して合成することを学びました。そして、そのようなセルが多いほど、記録は速くなり、記録される情報の密度は高くなります。
新年には、研究者たちは、プロセスをスピードアップし、完全に自動化するために、電子ストラップを備えたDNA合成チップを装備することを計画しています。長期的には、これにより、長期的なデータ保存のための磁気テープの使用を断念することが可能になる可能性があります。テープは10年ごとに更新する必要があり、DNAデータは更新せずに数百年または数千年保存できます。
2021-12-02 18:31:42
著者: Vitalii Babkin