ویاتک | اخبار حوزه دانش، فناوری و تکنولوژی به همراه مطالب علمی جذاب

موفقیت مایکروسافت و دانشگاه واشنگتن در ذخیره‌سازی اطلاعات بر روی DNA

+

محققان مایکروسافت و دانشگاه واشنگتن به یک نقطه عطف اولیه اما مهم در ذخیره‌سازی اطلاعات بر روی DNA رسیده‌اند، این محققان توانستند ۲۰۰ مگابایت اطلاعات را بر روی رشته‌های مولکولی DAN ذخیره‌سازی کنند. در ادامه با ویاتک همراه باشید تا به بررسی این موضوع بپردازیم.

بخش قابل توجه این موضوع تنها میزان اطلاعاتی نیست که آن‌ها توانستند بر روی مولکول DNA سنتزشده ذخیره‌سازی و سپس بازخوانی کنند، بلکه فضایی است که آن‌ها توانسته‌اند اطلاعات را در آن ذخیره‌سازی کنند. هنگامی اطلاعات کدگذاری شدند، حجمی به اندازه یک نقطه را در لوله آزمایش اشغال کردند – حجمی بسیار کوچک‌تر از نوک یک مداد. بر همین اساس به نظر می‌رسد که اطلاعات موجود در یک مرکز داده بزرگ را می‌توان به اندازه چند حبه قند فشرده کرد و یا تمام داده‌های در دسترس عموم در اینترنت را در یک جعبه کفش جا داد.

pencil-low-res

تیم تحقیقاتی مایکروسافت نسخه‌های دیجیتالی آثار هنری، اطلاعیه‌های جهانی حقوق بشر به بیش از ۱۰۰ زبان، بیش از ۱۰۰ کتاب پروژه گوتنبرگ و اطلاعاتی دیگر را بر روی رشته‌های DNA ذخیره‌سازی کرده است.

با گذشت زمان و بالا رفتن کیفیت و حجم اطلاعات دیجیتالی، عجیب نیست که دانشمندان و شرکت‌های بسیاری به دنبال یافتن راهی بهتر برای ذخیره‌سازی اطلاعات دیجیتالی باشند. اما با این سرعت رو به رشد اطلاعات، چه چیزی می تواند به عنوان بهترین گزینه برای ذخیره‌سازی اطلاعات در آینده مطرح باشد؟ شما چه ماده‌ای را پیشنهاد می‌کنید؟ DNA می‌تواند پاسخ این سوال باشد.

از جمله خصوصیات DNA که این ماده را به عنوان گزینه مناسبی برای ذخیره سازی اطلاعات مطرح می کند می توان به دو مورد مهم یعنی توانایی بالای این مولکول در ذخیره سازی حجم بالایی از اطلاعات و همچنین حفظ اطلاعات در این مولکول برای مدت زمان بسیار طولانی اشاره کرد.

  • ذخیره سازی حجم بالایی از اطلاعات: مولکول DNA توانایی بسیار بالایی در ذخیره‌سازی اطلاعات دارد، تا حدی که گفته می شود تنها یک گرم از DNA می‌تواند نزدیک به یک تریلیون گیگابایت اطلاعات را در خود ذخیره کند. این توانایی بالای ذخیره سازی اطلاعات در مولکول DNA به ساختار خاص و نحوه بسته‌بندی این مولکول باز می‌گردد.
  • حفظ اطلاعات برای مدت زمان طولانی: مولکول DNA همچنین توانایی بالایی را در حفظ اطلاعات در طول یک مدت زمان طولانی دارد، این توانایی تا حدی است که گفته می شود اگر از مولکول DNA به درستی نگهداری شود، می تواند اطلاعات را بدون کوچک‌ترین تغییری برای هزاران و شاید میلیون‌ها سال در خود حفظ کند.

این ویژگی‌های خاص مولکول DNA توضیح می‌دهند که چرا گروه‌ها و موسسات تحقیقاتی بسیاری در سراسر جهان در تلاش هستند تا بتوانند از پتانسیل عظیم مولکول DNA استفاده کرده و به موفقیت‌هایی در راستای ذخیره‌سازی اطلاعات بر روی DNA دست یابند. اگر چه که مایکروسافت و دانشگاه واشنگتن به موفقیت‌های چشم‌گیری در زمینه ذخیره‌سازی اطلاعات بر روی مولکول DNA دست یافته‌اند، اما هنوز راهی طولانی در پیش دارند تا اینکه بتوانند از این روش به عنوان یک فناوری ذخیره‌سازی بادوام و مطمئن استفاده کنند.

برای آشنایی بهتر با موفقیت مایکروسافت و دانشگاه واشنگتن، بهتر است اندکی با مولکول DNA آشنا شویم. هر مولکول DNA از یک مارپیچ دو رشته‌ای تشکیل شده است و واحد‌ های سازنده این مارپیچ دو رشته‌ای، ۴ نوع نوکلئوتید هستند. هر نوکلئوتید از سه جزء تشکیل شده است:

  1. یک قند ۵ کربنی (این قند ۵ کربنی در DNA، دئوکسی‌ریبوز است و در RNA، ریبوز است)
  2. یک باز آلی پورین (آدنین (A)، گوانین (G)) یا پیریمیدین (سیتوزین (C)، تیمین (T)، یوراسیل (U))
  3. یک گروه فسفات

در ساختار DNA، نوکلئوتیدی با باز یوراسیل وجود ندارد، بنابراین تنها ۴ نوع نوکلئوتید در ساختار DNA وجود دارد که هر کدام از آن‌ ها یکی از باز‌های آدنین، گوانین، سیتوزین یا تیمین را در ساختار خود دارند. اطلاعات در مولکول DNA به صورت توالی نوکلئوتید ها ذخیره می شوند و هر توالی خاصی از نوکلئوتید ها حاوی اطلاعات مشخص و منحصر به فردی است. (در بدن توالی های خاص نوکلئوتیدی به پروتئین ترجمه شده و از این پروتئین ها در مسیر های مختلف متابولیسم سلولی استفاده می شود، و بر این اساس مولکول DNA به عنوان مرکز اطلاعات سلول با ترجمه اطلاعات خود به پروتئین، تمام فعالیت های سلول را کنترل می کند)

حال ذخیره‌سازی داده‌های دیجیتالی در DNA به این صورت است که ابتدا داده‌ها از اعداد ۰ و ۱ به چهار نوع نوکلئوتیدی که در ساختار DNA وجود دارد، ترجمه می‌شوند و سپس با استفاده از این نوکلئوتید‌ها، مولکول DNA سنتز می‌شود. در هنگام بازخوانی اطلاعات و برای یافتن DNA مورد نظر و بازیابی اطلاعات آن، ابتدا قسمتی از رشته معادل DNA مورد نظر را کد می‌کنند و سپس از یک روش رایج در بیولوژی مولکولی به نام PCR (واکنش زنجیره ای پلیمراز) استفاده کرده و اطلاعات مورد نظر خود را بازیابی می‌کنند.

در تیم تحقیقاتی مایکروسافت و دانشگاه واشنگتن، دانشمندان و محققانی از رشته‌های مختلف زیست‌شناسی مولکولی و کامپیوتر حضور دارند و با همکاری یکدیگر در تلاش هستند تا بتوانند به موفقیت‌های چشم‌گیری در زمینه ذخیره‌سازی اطلاعات بر روی مولکول DNA دست یابند.

منبع:

واکنش شما:
like
0
love
1
haha
0
wow
0
sad
0
angry
0

دیدگاه ها

0 دیدگاه

avatar

wpDiscuz

© تمامی حقوق برای وبسایت ویاتک محفوظ است. نقل مطالب سايت تنها با ذکر و لینک به منبع مجاز است.