Американские ученые разработали первую систему перезаписи ДНК для хранения данных, обеспечивающую редактирование информации на молекулярном уровне с большей скоростью и точностью, чем когда-либо прежде. ДНК уже давно считается перспективным средством для архивного хранения, благодаря своей исключительной плотности и способности сохраняться в течение длительного времени: по расчетам, все данные, созданные человечеством, могут быть помещены в одну коробку для обуви, и они останутся неизменными на протяжении тысяч лет. Однако главным недостатком было отсутствие возможности внесения изменений в уже записанную информацию – этот процесс был необратим. Группа исследователей под руководством Ли-Куня Гу, профессора химической и биомедицинской инженерии Университета Миссури, нашла решение этой проблемы.
Разработка основана на принципе преобразования цифровой информации в генетический код. Современные вычислительные машины применяют двоичную систему, состоящую из нулей и единиц, в то время как ДНК-носители кодируют эти биты в последовательности из четырех букв — A, C, G и T, соответствующих азотистым основаниям. Ключевым моментом, разработанным группой профессора Гу, является метод стирания и перезаписи этих последовательностей, что позволяет использовать ДНК не только как пассивный архив, но и как функциональный носитель данных.
Инженеры разрабатывают компактное электронное устройство для считывания данных, которое оснащено нанопористым сенсором. При прохождении нити ДНК через микроскопическое отверстие сенсора генерируются слабые электрические сигналы. Специализированное программное обеспечение декодирует эти сигналы, преобразуя их обратно в двоичный код и, в конечном итоге, в оригинальные файлы. По утверждению ученых, этот метод превосходит существующие аналоги по скорости, простоте и экологичности. Помимо высокой плотности записи, трехмерная структура ДНК обеспечивает дополнительную защиту от кибератак, поскольку информация хранится в физической форме, а не в электронной системе, постоянно подключенной к сети. « По словам профессора Гу, это можно сравнить с чрезвычайно надежной банковской ячейкой для хранения цифровой информации. Использование ДНК для хранения данных позволяет защитить личные архивы, важные документы и научные разработки, исключая необходимость решения дополнительных задач в области кибербезопасности ». В будущем ученые намереваются уменьшить габариты прибора до размеров обычного USB-накопителя.
Результаты работы были в журнале PNAS Nexus.