یک میلیارد گیگابایت اطلاعات در یک گرم DNA قابل ذخیره است!

محققان در حال ساخت تراشه‌ای از جنس DNA حاوی نانوسلولز هستند که می‌تواند مقادیر زیادی اطلاعات را تا چند هزار سال ذخیره‌سازی کند.

کد خبر: ۱۰۹۳۸۱۵

يکشنبه - ۰۵ شهريور ۱۴۰۲ / August 27, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان در حال ساخت تراشه‌ای از جنس DNA حاوی نانوسلولز هستند که می‌تواند مقادیر زیادی اطلاعات را تا چند هزار سال ذخیره‌سازی کند.

DNA مولکولی است که می‌تواند اطلاعات زیادی را در مدت زمان طولانی در یک فضای بسیار کوچک ذخیره کند؛ بنابراین دانشمندان ایده توسعه تراشه‌های DNA را برای استفاده در کامپیوترها، به عنوان مثال برای بایگانی طولانی مدت داده‌ها دنبال می‌کنند. چنین تراشه‌هایی از نظر تراکم ذخیره‌سازی، طول عمر و پایداری از تراشه‌های معمولی مبتنی بر سیلیکون برتر خواهند بود.

چهار بلوک ساختاری اساسی در یک رشته DNA یافت می‌شود. دنباله خاصی از این بلوک‌ها می‌تواند برای رمزگذاری اطلاعات، دقیقاً همانطور که طبیعت انجام می‌دهد، استفاده شود. برای ساخت یک تراشه DNA، DNA مربوطه کدگذاری شده باید سنتز و تثبیت شود. اگر این کار درست انجام شود، اطلاعات برای مدت زمان طولانی حفظ می‌شود محققان چندین هزار سال را برای ذخیره‌سازی اطلاعات با این روش متصور هستند. این اطلاعات را می‌توان با خواندن خودکار و رمزگشایی دنباله چهار بلوک ساختمانی اساسی بازیابی کرد.

پروفسور توماس دندکار، رئیس بخش بیوانفورماتیک در جولیوس-ماکسیمیلیان-نایوریتیت (JMU) وورزبورگ می‌گوید: «این واقعیت که ذخیره‌سازی داده‌های دیجیتال روی DNA با ظرفیت بالا و طول عمر طولانی امکان‌پذیر است، در سال‌های اخیر چندین بار نشان داده شده است. اما هزینه ذخیره‌سازی زیاد بوده و نزدیک به ۴۰۰۰۰۰ دلار آمریکا در هر مگابایت است و اطلاعات ذخیره شده در DNA فقط می‌تواند به آرامی بازیابی شود. بسته به میزان داده‌ها ساعت‌ها تا روز‌ها طول می‌کشد.»

این چالش‌ها باید برطرف شود تا ذخیره‌سازی داده‌های DNA کاربردی شود. ابزار‌های مناسب برای این کار آنزیم‌های کنترل شده با نور و نرم افزار طراحی شبکه پروتئین هستند. توماس دندکار و اعضای تیم وی، امان آکاش و النا بنکوروا در مقاله‌ای با عنوان «چگونه می‌توان ذخیره‌سازی داده‌های DNA را کاربردی‌تر کرد؟» که در مجله Trends in Biotechnology منتشر شده، در مورد این موضوع بحث کردند.

تیم داندکر متقاعد شده است که DNA آینده‌ای روشن در این حوزه دارد. محققان JMU نشان می‌دهند که چگونه ترکیبی از زیست شناسی مولکولی، فناوری نانو، پلیمر‌های جدید، الکترونیک و اتوماسیون، همراه با توسعه سیستماتیک، می‌تواند ذخیره داده‌های DNA را برای استفاده روزمره در چند سال مفید کند.

این گروه در حال ایجاد تراشه‌های DNA ساخته شده از نانوسلولز نیمه هادی تولید شده توسط باکتری است. وی می‌گوید: «می‌توانیم نشان دهیم که چگونه الکترونیک فعلی و فناوری رایانه می‌توانند تا حدی توسط مؤلفه‌های بیولوژیکی مولکولی جایگزین شوند. تراکم ذخیره‌سازی بالایی تا یک میلیارد گیگ در هر گرم DNA در انتظار این فناوری است.»

توماس دندکار می‌گوید: «اگر ما به این نوع جدید از فناوری رایانه‌ای پایدار که زیست شناسی مولکول را با الکترونیک و فناوری پلیمر ترکیب می‌کند دست یابیم، در طولانی مدت به‌عنوان تمدن دوام خواهیم آورد.»