dna
53

Naukowcy zapisali gif galopującego konia w DNA żywej bakterii

Ostatnio wiele się mówi o wartości informacji. Mamy mocne komputery i możemy przetwarzać duże zbiory danych w celu pozyskiwania wartościowych informacji, a to może np. dać jakiejś firmie ogromną przewagę nad konkurencją, ponieważ wartość płynąca z Big Data jest nie do przecenienia. Skoro żyjemy w erze informacji i dostrzegamy w nich coraz większą wartość oraz dążymy do tworzenia coraz większych zbiorów, to pewnie nikt nie będzie miał nic przeciwko alternatywnym sposobom ich przechowywania, które mogą być bardzo obiecujące?

Uniwersytet Harvarda, CRISPR, bakteria E. coli, galopujący koń – to dopiero mieszanka!

No dobrze, to co z tą informacją? Jest coś nowego w temacie? A no jest! Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda wykorzystali system CRISPR do zakodowania informacji ze zdjęciami, a nawet gifem galopującego konia, w żywych bakteriach Escherichia coli (pałeczka okrężnicy). W tym celu oczywiście wykorzystano DNA, które jest genialną alternatywą dla np. twardych dysków wykorzystywanych w komputerach – 1 gram DNA może posłużyć do przechowania 214 petabajtów danych.

System będący mechanizmem odpornościowym bakterii, za pomocą którego może ona precyzyjnie „wycinać” z DNA wirusa (który ją zaatakował) fragmenty, po to żeby je przechowywać i w przyszłości wykorzystywać jako skuteczną metodę obrony przed kolejnymi atakami, to CRISPR, czyli Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Skoro bakterie posiadają tak świetne narzędzia do cięcia DNA, to czemu mielibyśmy z tego nie skorzystać? Nie ma ku temu żadnych powodów, dlatego ludzkość pożyczyła sobie to rozwiązanie. Źródło.

Fragmenty DNA zawierające informacje, których autorem jest człowiek, stają się częścią żywych bakterii. Taka informacja jest kopiowana do kolejnych pokoleń bakterii i może zostać bez trudu odczytana – z ok. 90% dokładnością. To nie tylko puste słowa, naukowcy faktycznie wstawili gif z galopującym koniem (autorem zdjęć jest Eadweard Muybridge) do genomu bakterii, a następnie go odczytali z późniejszych pokoleń.

gif-kon

Adenina, cytozyna, guanina, tymina lub zero i jeden…

Jeżeli jakaś informacja jest zakodowana w postaci nukleotydów (A, C, G, T), które się ze sobą łączą w pary, to równie dobrze można to przetłumaczyć na coś innego… na przykład jedna para to zero, a druga to jeden. W ten sposób mamy preferowany przez komputery kod binarny. Po co w ogóle decydować się na tyle zachodu i przechowywać informacje za pomocą nośnika, jakim jest kwas deoksyrybonukleinowy? Choćby dlatego, że zajmuje mało miejsca, a potrafi przechować sporo informacji i ma potencjał do trzymania naszych danych przez setki tysięcy lat.

Gify w DNA są imponujące, jednak nie o to chodziło naukowcom

Przechowywania informacji wizualnej to tylko trening, który ma pozwolić na coś znacznie bardziej… istotnego dla ludzi. Jeff Nivala tłumaczy, że zależy mu na zamienianiu ludzkich neuronów w biologiczne urządzenia do nagrywania. Eksperyment z E. coli miał tylko pokazać, że CRISPR pozwala na tego typu rzeczy. Współautor pracy pragnie wykorzystywać komórki do gromadzenia informacji na swój temat i przechowywania tych informacji w genomie, po to żeby badacze mogli to później odczytywać. Tego typu pomysł jest określany jako „molecular ticker tape”, a wpadł na to George Church. Z kolei Jeff Nivala jest przekonany o tym, że jest to zadanie właśnie dla systemu CRISPR.

Źródło 1, 2

  • Konrad Murawski

    Możliwości zapisu informacji w DNA są ogromne. Problemem jest tylko trwałość.

    • Borsuk

      Trwałość czego? DNA? Po pierwsze replikuje się z każdym „urodzeniem”. Zapisujesz rodzinne zdjęcia kilkaset GB w genomie trawy, siejesz, a po kilku tysiącach lat i tak je odzyskasz.

    • Konrad Murawski

      spójrz na te obrazki w artykule i pomyśl o trwałości informacji

    • Borsuk

      Zapewne nie słyszałeś o korekcji błędów? Kody Hamminga? DNA to taki sam „kanał” telekomunikacyjny jak inne, korekcja błędów jest wszechobecna i równie niezbędna. Nie muszę patrzeć na te obrazki aby widzieć, że nie zastosowano tam korekcji i jest to tylko spektakularny przykład niezwykle efektywnego i gęstego zapisu informacji. Wiesz ile atomów przypada na jeden bit w przypadku pamięci magnetycznych czy półprzewodnikowch? Podpowiem, w dyskach twardych to jest ok miliona atomów na bit. Tutaj zapisujesz informację na pojedynczych molekułach.

    • Konrad Murawski

      Korekcja błędów ma swoje limity.
      „Podpowiem, w dyskach twardych to jest ok miliona atomów na bit. Tutaj zapisujesz informację na pojedynczych molekułach.”
      Odpuść sobie sarkazm. Wiem jak wielkim przełomem byłoby przechowywanie informacji w DNA. Problemem jest jednak zapis, odczyt, trwałość itd. Przypuśćmy, że zapiszę ważną informację w DNA bakterii, w momencie odczytu będzie ona nieżywa. Będę więc musiał złapać inną bakterię. Jaką mam pewność, że nie będzie to obca przypadkowa bakteria. Albo wcale nie będzie bakterii, bo zaatakuje je pleśń ;-)
      Nie twierdzę, że te problemy nie zostaną rozwiązane, ale na razie producenci dysków twardych mogą spać spokojnie.

    • Borsuk

      Tutaj w ogóle nie chodzi o konkurowanie z dyskami. Wyobraź sobie, że na dzień dzisiejszy nie mamy ŻADNEJ technologii zapisu informacji takiej, która przetrwałaby dłużej niż 50 lat. Płyty CD/DVD/BR, 5-10 lat, płyty em-disk trochę dłużej, dyski twarde może 20 lat, pamięci taśmowe ok 50 lat, pamięci półprzewodnikowe maks 10 lat. Jesteśmy w czarnej dupie. DNA natomiast może po wysuszeniu przetrwać naprawdę sporo. Zwykłe zakopanie trupa w ziemi pozwoli na przechowanie DNA od 1000 to 10000 lat. W 2009 roku odkryto DNA mające 419 milionów lat!!! https://www.seeker.com/worlds-oldest-known-dna-discovered-1764980841.html
      Dzisiaj bez problemu możemy odczytać DNA z zębów i to takie, które ma 50-100 tysięcy lat. Odczyt jest też stosunkowo prosty za sprawą wysokoprzepustowego PCR. Informację można odczytać z ‚backupu’ w ciągu kilku dni. Wciąż uważasz, że trwałość jest problemem? Wręcz przeciwnie.

    • Pixellus

      Polecam poniższe artykuły:
      http://www.spidersweb.pl/2016/02/kwarcowy-nosnik.html
      http://www.chip.pl/2013/02/dane-na-wiecznosc-najtrwalsze-nosniki-na-swiecie/
      Więc nie jest aż tak źle oczywiście za odpowiednią cenę

    • regoat

      No i jaki masz problem z trwałością ?

  • Tomasz Wiech

    Ghost in the shell

  • doogopis

    Oczywiście kolejny raz trzeba wierzyć tym pomylencom na słowo. Niech pokażą jak to robią.
    Skoro robili takie operacje na dna to musieli je widzieć,a to bzdura. Nawet ekstrakcja dna to bzdura,oni wyciągają tylko jakieś części komórek.
    Jakoś nigdy nie pokazują nawet tych bakterii pod mikroskopem,czy one w ogóle istnieją w takiej liczbie jak ci pomyleńczy paplaja? Przecież bakterie widać pod mikroszkopem,dlaczego nikt nie pokaże!
    Te głupki nie mają pojęcia o dna,mogą tylko robić te swoje testy gdzie widzimybtylko jego widmo. A skoro nie znamy jego dokładnej budowy to jak dokonać takie manipulacje.
    A wierzyć że tak skomplikowany nośnik jak dna powstał przypadkiem z niczego trzeba być kompletnym idiota. Ale wy macie potencjał.
    Naleją alkoholu do probówki zamieszają a dna samo wychodzi! Trza być idiotą by w to wierzyć!
    Prosze fotke ludzkiego dna z pod mikroskopu!

  • atom

    Co to będzie jak „polski Janusz” zainfekuje się encyklopedią (przepraszam mojego kolegę Janusza, który akurat nie jest tego typu).

  • Kamil Ro. Dzióbek

    No, ale po co oni tego gifa zapisali za pomocą CRISPR? No i czemu oni się tym chwalą i czemu o tym piszecie? Nie lepiej by było gdyby zapisali do tych bakterii jakieś geny kodujące lekarstwa tak jak to robili inni naukowcy? Przecież oni mogli by im wpisać produkcje THC, by ludzie sobie te bakterie wkładali do okrężnicy i by mieli odpowiednik leczniczej marihuany za darmo.

    • Borsuk

      Geny co najwyżej kodują białka. Nie każde białko jest lekarstwem.

  • Kamil Ro. Dzióbek

    Obejrzałem to co udało im się zapisać. Tylko 90 % bajtów się dobrze zapisała. Przy takiej sprawności to się do niczego nie nada w informatyce, bo większość danych jest dzisiaj skompresowana i uszkodzenie nawet jednego bajtu uszkadza dużą cześć zapisania przekazu, a nawet całkowicie uniemożliwia odtworzenie nawet części danych (RAR bez danych naprawczych).
    https://media.wired.com/photos/59656350c3a5257128819207/master/w_900,c_limit/GifDNA-Horse-Inline.gif

    • Borsuk

      Wystarczy, że zapiszesz tekst pisany, rysunki. Dane cyfrowe wymagają algorytmów.

    • Łukasz Polowczyk

      Polecam przeczytać w jaki sposób zapisuje się dane na płytach CD/DVD. To ci mocno rozjaśni przyszłość metody zapisu w DNA. :)

  • regoat

    Bardzo interesujące

  • Alien

    Odkrywają porostu sposób działania mechanizmów, które już kiedyś powstały. Jak już się nauczą tego używać, to odkryją, ze sami ludzie są nośnikami archiwalnych danych, a obecne wynalazki to przecieki tego archiwum to świadomości, żywego organizmu.

    • Hrathen

      A skąd mamy w sobie to archiwum?