Скорость чтения-записи ДНК разогнали до 1,9 бит/час
Ученые Вашингтонского университета (США) и корпорации Microsoft смогли записать данные на ДНК, как на какой-нибудь цифровой носитель. Они автоматизировали процедуру кодирования цифровых данных в «генетический алфавит» и потратили на запись в ДНК слова hello и его чтение 21 час.
...
ученые автоматизировали систему и создали комплекс, внутри которого происходят все стадии процесса.
Выглядит он так:
Чтобы апробировать свою установку, ученые перевели слово Hello в двоичный код, получив последовательность размером 5 байтов (01101000 01100101 01101100 01101100 01101111), а затем перевели его в четверичный код, в котором А был нулем, Ц единицей, Г = 2, а T = 3. После этого установка синтезировала ДНК в соответствующей последовательности. Всего насинтезировали 1 миллиграмм ДНК, из которого в секвенатор по специальному насосу отправилось 4 микрограмма.
Система расшифровывает ДНК нанопоровым секвенированием. В этом методе используется тонкая мембрана всего в полтора нанометра толщиной, в которую встроены белки-поры. Мембрана делит пополам камеру с раствором электролита, в котором плавает ДНК. Когда через систему подается ток, ДНК, которая заряжена отрицательно, ползет к «плюсу», по ту сторону мембраны. По дороге она протискивается через поры, и азотистые основания, из которых она состоит, затыкают дырку. Ручеек ионов электролита, который тоже течет через пору, становится уже, и сила тока, текущего через мембрану, падает. Разные нуклеотиды имеют разную форму и в разной степени затыкают проход, поэтому по снижению тока можно определить, какой именно нуклеотид сейчас лезет через пору.
Секвенаторы такого типа позволяют расшифровывать очень длинные куски ДНК, до 100 000 пар оснований. Правда, точность у них ниже, чем у лучших секвенаторов других типов, — количество ошибок может доходить до 10%. Зато стоят они от 1000 долларов, размером меньше смартфона и работают быстро — у авторов статьи процесс расшифровки занял шесть минут. Весь остальной процесс не был таким же быстрым. На всё про всё ушел 21 час, причем львиную долю времени занял синтез ДНК.
Как пишут ученые, 5 байтов за 21 час пока нельзя назвать коммерчески жизнеспособными показателями. Тем не менее прежние технологии хранения данных тоже начинали с не очень впечатляющих результатов. Сейчас ученые собираются уменьшить время синтеза ДНК, а также сделать многократными запись и считывание информации.
