Os métodos biológicos de registro e transmissão de informações são muito vagarosos. A natureza tem bilhões de anos de evolução pela frente e a pressa é contra-indicada, pois a informação deve ser carregada pelo abismo do tempo sem danos críticos. O DNA acabou sendo uma ferramenta para armazenar e transferir dados sobre organismos biológicos. Não é de surpreender que os cientistas estejam pensando em como o DNA pode ser usado para armazenar qualquer informação.
Anteriormente, a Atividade de Projetos de Pesquisa Avançada de Inteligência dos EUA (IARPA) lançou o programa MIST (Armazenamento de Informações Moleculares). No âmbito do programa, destacou-se o projeto SMASH (Scalable Molecular Archival Software and Hardware). O contrato para o programa SMASH foi concedido ao Instituto de Pesquisa Tecnológica da Geórgia (GTRI). O programa prevê o desenvolvimento de plataformas semicondutoras (chips) para escrita e leitura de dados de DNA.
No programa SMASH, a Twist Bioscience e Roswell Biotechnologies, bem como a University of Washington e a Microsoft, trabalham com cientistas do Atlanta Institute. Como a BBC relatou hoje, os cientistas relataram um grande progresso no registro e armazenamento de dados de DNA. De acordo com os desenvolvedores, eles foram capazes de tentar encontrar uma oportunidade de aumentar a densidade de gravação no DNA em 100 vezes em comparação com as soluções atuais. No futuro, por exemplo, isso pode permitir registrar todos os filmes da história da humanidade no volume de um cubo de açúcar.
Para gravar dados no DNA, não um código binário pode ser usado, mas uma codificação de quatro caracteres básicos, o que aumenta drasticamente a densidade de gravação em comparação com a gravação usando um código binário. Como você sabe, uma fita de DNA contém sequências de quatro bases de ácidos nucléicos: adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). Por exemplo, para codificação, você pode representar as bases da seguinte forma, onde 00 = A, 01 = C, 10 = G e 11 = T. Os dados codificados com esses ácidos são gravados no DNA e embalados em um pequeno recipiente para armazenamento . Em baixas temperaturas, o DNA e os dados registrados nele podem ser preservados por milhares de anos quase sem danos.
O problema de gravar dados no DNA é a baixa taxa de síntese e a mesma baixa taxa de sequenciamento. Além disso, é caro. Os cientistas levam até 24 horas para sintetizar DNA com registro de 200 MB de dados. A tarefa, portanto, é simplificar, agilizar e reduzir o custo das etapas de escrita e leitura, que serão auxiliadas pela colocação de DNA em chips. Cientistas do GTRI criaram e implementaram uma dessas abordagens com uma melhoria importante. Eles aprenderam a sintetizar fitas simples de DNA em paralelo em muitas células ao mesmo tempo. E quanto mais células houver, mais rápido será o registro e maior será a densidade das informações registradas.
No novo ano, os pesquisadores planejam armar o chip de síntese de DNA com fitas eletrônicas para acelerar os processos e automatizá-los totalmente. No longo prazo, isso pode tornar possível abandonar o uso de fitas magnéticas para armazenamento de dados de longo prazo. As fitas precisam ser atualizadas a cada 10 anos, e os dados de DNA podem ser armazenados por centenas ou milhares de anos sem serem atualizados.
2021-12-02 18:31:42
Autor: Vitalii Babkin