Цифрову інформацію можна зберігати в ДНК більше мільйона років

Матеріал з ІКБГІ
Перейти до: навігація, пошук

kxix85yc.jpg

Здійснені в останні роки спроби використовувати ДНК для запису цифрової інформації значних успіхів не принесли. Науковцям не вдалося домогтися задовільної надійності зберігання в біополімерах: вони не змогли забезпечити ефективної обробки помилок та запропонувати фізичний метод довготривалого зберігання ДНК.

На прикладі знахідок останків мамонтів та ведмедів у вічній мерзлоті відомо, що секвенування (відновлення генетичної послідовності) можливо для ДНК віком не більше декількох сотень тисяч років.

У статті для журналу Angewandte Chemie, Роберт Грасс (Robert N. Grass) з колегами з Вищої технічної школи Цюріха (ETH Zurich) показали, що сфери із силікатного (кварцового) скла можуть впоратися із цим завданням набагато краще.

Для того, щоб порівняти різні технології зберігання швейцарські вчені протягом чотирьох тижнів піддавали зразки чистої кристалічної ДНК, ДНК на фільтрі, в біополімерний матриці та в силікатних сферах впливу підвищених температур (60-70°C) або різних рівнів вологості. Хімічне вбудовування білкових молекул в кварцове скло виявилося найкращим способом забезпечити їх цілісність. Екстраполяція показала, що ДНК, що зберігається таким способом при температурі -18°C, можна секвенувати та декодувати за запропонованою авторами схемою із корекцією помилок після більше мільйона років.

Для того, щоб продемонструвати придатність такого методу для зберігання цифрової інформації, вчені вибрали два древніх документа: Швейцарську Федеральну Хартію 1291 та Палімпсест Архімеда «Методи механічних теорем» в перекладі на англійську. Пари букв (два байти) текстового файлу транслювалися в трійки елементів, з отриманням у результаті послідовностей 158 нуклеотидів, які поєднали вихідну інформацію з надлишковими компонентами, потрібними для алгоритму корекції помилок Ріда-Соломона.

Abstract:

Information, such as text printed on paper or images projected onto microfilm, can survive for over 500 years. However, the storage of digital information for time frames exceeding 50 years is challenging. Here we show that digital information can be stored on DNA and recovered without errors for considerably longer time frames. To allow for the perfect recovery of the information, we encapsulate the DNA in an inorganic matrix, and employ error-correcting codes to correct storage-related errors. Specifically, we translated 83 kB of information to 4991 DNA segments, each 158 nucleotides long, which were encapsulated in silica. Accelerated aging experiments were performed to measure DNA decay kinetics, which show that data can be archived on DNA for millennia under a wide range of conditions. The original information could be recovered error free, even after treating the DNA in silica at 70 °C for one week. This is thermally equivalent to storing information on DNA in central Europe for 2000 years.

Джерела

Інші роботи автора

Особисті інструменти
Простори назв

Варіанти
Дії
 
   
Інструменти