Warto wspomnieć, że DNA trzymane z dala od wody, powietrza i światła, może przetrwać nienaruszone przez setki tysięcy lat – bez żadnego nakładu energii. A przechowywane w kapsule o średnicy kilku centymetrów może pomieścić do 500 terabajtów danych cyfrowych. Przewiduje się, że do 2025 r. całkowita objętość danych cyfrowych generowanych przez ludzi osiągnie 175 zettabajtów. Ponieważ obecne nośniki pamięci są stosunkowo nieporęczne, kruche i energochłonne, DNA może stanowić realną alternatywę – może pomieścić wszystkie istniejące dane w przestrzeni pudełka po butach.
Jak odnaleźć się w genetycznym labiryncie?
DNA to bezsprzecznie najlepsze rozwiązanie do przechowywania ogromnych ilości danych. Liczby binarne (0 lub 1) są przekładane na jedną z czterech różnych “liter”: A, T, C lub G (skróty nazw zasad azotowych). Ale jak w ogromnej bibliotece znaleźć konkretny punkt? Czy można go od tak zmienić, usunąć lub zastąpić – jak z plikami w klasycznych dyskach twardych?
Czytaj też: Stworzono nanorurki z DNA milion razy mniejsze od mrówki. To ważne osiągnięcie dla biologów
Na te pytania starał się odpowiedzieć międzynarodowy zespół badawczy z uczonymi z francuskiego CNRS na czele. Przetestowali nowe podejście wykorzystujące enzymy i stosujące rozwiązania sztucznych neuronów oraz sieci neuronowych do bezpośrednich operacji na danych DNA.
Naukowcy zaprojektowali “chemiczne neurony”, które odtwarzają stopień złożoności sieci nerwowej oraz ich zdolność do przeprowadzania złożonych obliczeń – podobnie jak dzieje się to w naszych mózgach. Chemiczne neurony mogą wykonywać obliczenia z danymi na niciach DNA i wyrażać wyniki w postaci sygnałów fluorescencyjnych.
Udało się również połączyć dwie warstwy sztucznych neuronów w celu usprawnienia obliczeń. Precyzję dodatkowo zwiększa mikrofluidyczna miniaturyzacja reakcji, pozwalająca na przeprowadzenie dziesiątek tysięcy z nich.
Czytaj też: Brudna forsa, czyli jakie bakterie skrywają się na naszych pieniądzach?
Badania opublikowane w Nature mogą pozwolić na lepsze testy przesiewowe w kierunku niektórych chorób, a także na manipulowanie gigantycznymi bazami danych zakodowanymi w DNA. Ułatwienie przechowywania DNA będzie celem PEPR MoleculArxiv, priorytetowego programu badawczego udostępnionego w maju ubiegłego roku przez CNRS.
