ДНК как "жесткий диск": ученые создали материал для долгосрочного хранения данных

Исследователи из Университета Северной Каролины представили новый материал, который обещает революционизировать хранение информации. Благодаря разработке, ученые надеются обеспечить сохранность ДНК, открывая путь для создания "биологического компьютера".

Фото: commons.wikimedia.org by Pixabay, PDM

Известно, что одна клетка способна вместить колоссальный объем данных — до 800 Мб. Использование биомассы в качестве хранилища информации — перспектива, которая уже не кажется фантастикой. Однако, ДНК крайне уязвима к внешним воздействиям, что ограничивает ее практическое применение.

Для решения этой проблемы ученые предложили уникальный материал под названием "дендроколлоид". Это полимерная структура, напоминающая дерево с центральным "стволом" и множеством ответвляющихся "ветвей" — нановолокон. Данная структура служит каркасом для ДНК, обеспечивая ей дополнительную защиту и увеличивая площадь поверхности, что позволяет повысить плотность хранения данных до 10 петабайт на кубический сантиметр.

Для долгосрочного хранения ДНК ученые используют метод высушивания, а для работы с ней — регидратацию (восстановление влажности). Обычная ДНК выдерживает до 60 циклов высушивания-восстановления, в то время как ДНК, защищенная дендроколлоидом, способна выдержать до 170 циклов. При температуре 4℃ период полураспада молекулы ДНК составляет 6 тыс. лет, а при заморозке до -18℃ - до 2 млн лет.

Ученые не ограничиваются только защитой ДНК. Они также разрабатывают методы управления данными, включая копирование, запись и удаление информации с помощью РНК, имитируя работу жесткого диска. Кроме того, с помощью ферментов можно реализовать простейшие вычисления в ДНК. Уже достигнуты успехи в решении шахматных задач и разгадывании судоку.

Данное исследование открывает новые возможности для хранения и обработки информации. Созданный материал обеспечит сохранность генетического материала и позволит создать новые технологии хранения данных. В перспективе, это может привести к появлению "биологического компьютера", обладающего уникальными возможностями.

Уточнения

Дезоксирибонуклеи́новая кислота́ (ДНК) — макромолекула (одна из трёх основных, две другие — РНК и белки), обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования организмов. Молекула ДНК хранит биологическую информацию в виде генетического кода, состоящего из последовательности нуклеотидов. ДНК содержит информацию о структуре различных видов РНК и белков.