Главное в материале

  • Система DNA-SaM разбивает файлы на фрагменты с адресами и включает механизмы исправления ошибок
  • Рассказ Хемингуэя (3288 байт, 41 фрагмент ДНК) сохранился в кишечной палочке на протяжении 100 поколений
  • Практическое применение пока невозможно: синтез и чтение ДНК дороги, оценка больших массивов — расчётная

Данные сохранились на сотом поколении бактерий

Китайские исследователи разработали систему кодирования DNA-SaM, которая позволяет записывать цифровые файлы в ДНК и восстанавливать их с исправлением ошибок. В эксперименте учёные сохранили в генетическом материале кишечной палочки рассказ Эрнеста Хемингуэя и проверили, удастся ли прочитать его на сотом поколении бактерий. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Как работает DNA-SaM

ДНК рассматривают как перспективный носитель информации: данные можно хранить в последовательности четырёх молекулярных компонентов — A, T, G и C, что потенциально позволяет создавать компактные архивы для длительного хранения. Проблема в том, что при синтезе, копировании и чтении молекул возникают ошибки, способные привести к потере информации. Система DNA-SaM призвана решить эту задачу: она разбивает файлы на небольшие фрагменты, присваивает им адреса для последующей сборки и заранее отбирает последовательности, которые проще синтезировать и которые с меньшей вероятностью нарушат работу клетки. В алгоритм также встроены механизмы исправления ошибок.

Эксперимент с рассказом Хемингуэя

Для опыта учёные выбрали «Очень короткий рассказ» Хемингуэя. Цифровой файл размером 3288 байт преобразовали в 41 фрагмент ДНК и встроили в плазмиды — небольшие молекулы, способные размножаться внутри бактерий независимо от основной хромосомы. Плазмиды ввели в кишечную палочку и проследили за сохранностью данных на протяжении 100 поколений, анализируя последовательности в нескольких контрольных точках от начала эксперимента до сотого поколения. Прочитанные участки совпали с исходными данными.

Проверка вне живых клеток и ограничения технологии

Систему также проверили на синтетических молекулах ДНК вне живых клеток. При достаточном количестве копий встроенные механизмы коррекции позволяли полностью восстановить исходные файлы; если же копий было слишком мало, часть информации могла теряться. Учёные отмечают, что практическое применение технологии пока невозможно: синтез ДНК и чтение её последовательностей остаются дорогими, а возможности системы для хранения огромных массивов информации оценивались расчётным путём.