دانشمندان راهی برای دستکاری داده‌های دیجیتال ذخیره‌شده در دی‌ان‌ای پیدا کردند

دانشمندان یک تکنیک نوین بر پایه آنزیم طراحی کرده‌اند که می‌تواند چالش‌های فنی کار با دی ان ای را برطرف کرده و زمینه را برای ذخیره‌سازی حجم عظیم اطلاعات روی دی ان ای فراهم سازد.

کد خبر: ۵۴۶۳۹۶

تاریخ: ۰۵ آذر ۱۴۰۱ - ۱۶:۲۴

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از «سای‌تک دیلی»، «دی ان ای» را می‌توان برای ذخیره‌سازی قابل اعتماد مقادیر زیادی از داده‌های دیجیتال مورد استفاده قرار داد، اما کار بازیابی یا دستکاری داده‌های خاص نهفته در این مولکول‌ها تا کنون دشوار و چالش‌برانگیز بوده است. اکنون، دانشمندانی از مرکز تحقیقات علمی فرانسه CNRS و دانشگاه توکیو با استفاده از یک تکنیک نوین بر پایه آنزیم، اولین‌ سرنخ‌ها را درباره چگونگی غلبه بر این موانع فنی به دست آورده‌اند. تحقیقات آنها به تازگی در نشریه «نیچر» منتشر شده است.

طبیعت بدون تردید بهترین روش را برای ذخیره‌سازی داده‌های عظیم ایجاد کرده است: دی ان ای. بر اساس این آگاهی، دی ان ای برای ذخیره سازی داده‌های دیجیتال از طریق ترجمه ارزش‌های دو دویی ( صفر یا یک) به یکی از چهار «حرف» دی ان ای (A , T,C , G) مورد استفاده قرار گرفته است.

اما چگونه می‌توان از طریق پایگاه داده (دیتابیس)‌ کدگذاری شده در دی ان ای جست و جو کرد و یک داده (datum) خاص را کشف کرد؟ اجرای محاسبات با استفاده از داده‌های کدگذاری شده دی ان ای بدون تبدیل آنها به شکل الکترونیک چگونه ممکن است؟ این‌ها سوالاتی هستند که تیم‌های تحقیقاتی از دانشگاه توکیو و چند موسسه تحقیقاتی دیگر درصدد پاسخ به آنها برآمده‌اند. آنها در حال آزمایش یک رویکرد جدید با استفاده از آنزیم‌ها و نورون‌های مصنوعی و شبکه‌های عصبی برای عملیات مستقیم روی داده‌های دی ان ای هستند.

این محققان بطور خاص از واکنش‌های سه آنزیم برای طراحی «نورون‌های» شیمیایی استفاده کرده‌اند که ساختار شبکه و توانایی برای محاسبات پیچیده اجرا شده توسط نورون‌های حقیقی را بازتولید می‌کنند. نورون‌های شیمیایی آنها قادر به اجرای محاسباتی با داده‌های روی دی ان ای و بیان نتایج آن به عنوان سیگنال‌های فلورسنت هستند.

این تیم‌های تحقیقاتی همچنین یک نوآوری جدید در زمینه سر هم کردن (اسمبل کردن) دو لایه از نورون‌های مصنوعی به منظور تصحیح محاسبات انجام داده‌اند. دقت کار همچنین از طریق مینیاتوریزه کردن میکروسیالی (microfluidic ) واکنش‌ها ارتقا داده شده است. این پیشرفت‌ها ممکن است در نهایت امکان رصد و غربالگری بهتر را برای برخی بیماری‌های خاص و همچنین دستکاری کردن پایگاه داده های عظیم کدگذاری‌شده دی ان ای فراهم سازد.

دی ان ای زمانی که به دور از آب، هوا و نور نگهداری شود می‌تواند برای صدها هزار سال نگهداری شود و تا حد ۵۰۰ ترابایت از داده‌های دیجیتال را نگهداری کند. دی ان ای ممکن است در آینده یک جایگزین مناسب برای نگهداری تمام اطلاعات موجود حال حاضر جهان در حجمی به اندازه یک جعبه کفش باشد.