정보를 기록하고 전달하는 생물학적 방법은 매우 여유롭습니다. 자연은 수십억 년의 진화를 앞두고 있으며 정보는 치명적인 손상 없이 시간의 심연을 통해 전달되어야 하기 때문에 서두르는 것은 금기입니다. DNA는 생물학적 유기체에 대한 데이터를 저장하고 전송하는 도구일 뿐입니다. 당연히 과학자들은 DNA를 사용하여 정보를 저장하는 방법에 대해 생각하고 있습니다.
앞서 미국 정보 고등 연구 프로젝트 활동(IARPA)은 MIST(분자 정보 저장) 프로그램을 시작했습니다. 프로그램의 틀 안에서 SMASH(Scalable Molecular Archival Software and Hardware) 프로젝트가 눈에 띄었다. SMASH 프로그램 계약은 GTRI(Georgia Technological Research Institute)에 수여되었습니다. 이 프로그램은 DNA에서 데이터를 쓰고 읽기 위한 반도체 플랫폼(칩) 개발을 제공합니다.
SMASH 프로그램에 따라 Twist Bioscience 및 Roswell Biotechnologies, 그리고 University of Washington 및 Microsoft는 Atlanta Institute의 과학자들과 협력합니다. BBC가 오늘 보도한 바와 같이 과학자들은 DNA에 데이터를 기록하고 저장하는 데 큰 진전이 있다고 보고했습니다. 개발자들에 따르면 현재 솔루션과 비교하여 DNA의 기록 밀도를 100배까지 높일 수 있는 기회를 모색할 수 있었습니다. 예를 들어 미래에는 인류 역사상 모든 영화를 설탕 1큐브의 부피로 기록할 수 있게 될 것입니다.
DNA에 데이터를 기록하기 위해서는 바이너리 코드를 사용하지 않고 기본 4개의 문자를 인코딩하여 바이너리 코드를 사용한 기록에 비해 기록 밀도를 획기적으로 높인다. 아시다시피, DNA 가닥은 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C) 및 티민(T)의 4가지 핵산 염기 서열을 포함합니다. 예를 들어 인코딩의 경우 염기를 다음과 같이 나타낼 수 있습니다. 여기서 00 = A, 01 = C, 10 = G, 11 = T입니다. 이러한 산으로 인코딩된 데이터는 DNA에 기록되고 저장을 위해 작은 용기에 포장됩니다. . 저온에서 DNA와 거기에 기록된 데이터는 거의 손상 없이 수천 년 동안 보존될 수 있습니다.
DNA에 데이터를 기록할 때의 문제는 낮은 합성 속도와 동일한 낮은 시퀀싱 속도입니다. 게다가 비싸다. 과학자들은 200MB의 데이터를 기록하여 DNA를 합성하는 데 최대 24시간이 걸립니다. 따라서 작업은 칩에 DNA를 배치하여 도움이 될 쓰기 및 읽기 단계를 단순화하고 속도를 높이며 비용을 줄이는 것입니다. GTRI의 과학자들은 한 가지 중요한 개선 사항과 함께 그러한 접근 방식 중 하나를 제안하고 구현했습니다. 그들은 한 번에 많은 세포에서 단일 가닥의 DNA를 병렬로 합성하는 법을 배웠습니다. 그리고 그러한 셀이 많을수록 기록이 더 빨리 진행되고 기록된 정보의 밀도가 높아집니다.
새해에 연구원들은 프로세스 속도를 높이고 완전히 자동화하기 위해 DNA 합성 칩에 전자 스트래핑을 장착할 계획입니다. 장기적으로 이것은 장기 데이터 저장을 위한 자기 테이프 사용을 포기하는 것을 가능하게 할 수 있습니다. 테이프는 10년마다 업데이트해야 하며 DNA 데이터는 업데이트 없이 수백 년 또는 수천 년 동안 저장할 수 있습니다.
2021-12-02 18:31:42
작가: Vitalii Babkin