Yeni Bir DNA-Baskı Tekniği Verileri Saklama Şeklimizi Kökten Değiştirebilir

DNA'ya veri yazmak genellikle boncukları bir ipe dizmek gibi her seferinde bir harf gelecek şekilde iplikçiklerin oluşturulmasını gerektirir. Bu çok yavaş bir süreçtir, özellikle de belirli bir DNA dizisinde bu harflerden ya da bazlardan milyarlarca olabileceği düşünüldüğünde.

Ancak yeni DNA baskı makinesi süreci büyük ölçüde hızlandırıyor. Ekip, hareketli yazı parçaları gibi çalışan, her biri 24 baz içeren 700 DNA tuğlasından oluşan bir set yarattı. Bunlar istenen sıraya göre düzenlenebilir ve daha sonra verilerini DNA şablon ipliklerine 'yazdırmak' için kullanılabilir.

Her seferinde bir bit yazmak yerine, bu baskı makinesi reaksiyon başına aynı anda 350 bite kadar hızlandırıyor.

Süreci basitleştirmek için veriler DNA'nın alışılagelmiş GCAT harflerine değil, ikili kodun tanıdık bir ve sıfırlarına kodlanıyor. Bu durumda, kimyasal işaretler bazı DNA tuğlalarına eklenirken diğerlerine eklenmedi - işaretli olanlar birleri temsil ederken, olmayanlar sıfırları temsil ediyordu.

Ekip bu tekniği, eski bir Çin kaplanının 16.833 bitlik sürtünmesi ve 252.500'den fazla bitten oluşan bir panda fotoğrafı da dahil olmak üzere görüntüleri depolayarak test etti. Biraz ince ayar yapıldıktan sonra, verilerin yüzde 100'ü standart DNA okuma yöntemleri kullanılarak kurtarılabildi.

Kullanımının ne kadar basit olabileceğini göstermek için ekip 60 kişiyle bir deney gerçekleştirdi. Katılımcılar iDNAdrive adlı yazılım platformunu kullanarak seçtikleri metin parçalarını toplamda yaklaşık 5.000 bit olacak şekilde kodladılar. Veriler yüzde 98,58 doğrulukla başarılı bir şekilde geri okundu.

DNA veri depolamanın cazibesi açıktır. Öncelikle inanılmaz derecede yoğun - sadece 1 cm3 DNA'da 10 milyar gigabayttan fazla veri depolanabileceği tahmin ediliyor. Daha da iyisi, doğru koşullar altında saklanan bu veriler binlerce hatta milyonlarca yıl dayanabilir ve bu da onu harika bir arşiv sistemi haline getirir.

DNA'dan veri okumak nispeten hızlıdır, ancak yazmak darboğazdır. Aynı şey antik çağlardaki metinler için de söylenebilirdi, bu nedenle yeni çalışmadaki araştırmacılar da benzer bir çözüm uyguladılar.

Hareketli tip baskının icadı, ilk seri üretim metinlerin ortaya çıkmasını sağladı. Kendi küçük pulları üzerindeki tek tek karakterler büyük bloklar halinde düzenlenerek hızlı bir şekilde çok sayıda kopya basılabiliyordu. Moleküler hareketli yazı tipinin ilham kaynağı, kendi hücrelerimizin verileri depolama ve işleme biçimidir.

Vücudunuzdaki her hücre genomunuzun tamamını içerir. Çeşitli dokulardaki hücreleri farklılaştıran şey, epigenom adı verilen ekstra bir bilgi katmanıdır. Ekli kimyasal işaretler, hücrelerin farklı roller üstlenmesini sağlamak için hangi genlerin açılması ya da kapatılması gerektiğini gösterir.

Başka bir deyişle, vücudunuz bir şirket olsaydı, her çalışan aynı el kitabını alırdı, ancak farklı bölümler - beyin, karaciğer, cilt vb - farklı bölümler vurgulanır, böylece hücreler işlerini yapmak için ihtiyaç duydukları özel bilgileri bilirler.

Yeni DNA matbaası için bu işaretler ya da metil grupları, yazılan ve geri okunan bilgileri tutar. DNA tuğlaları hareketli yazı parçalarıdır ve boş DNA şablon iplikleri de kağıttır.

Belirli bir diziye ihtiyaç duyulduğunda, karşılık gelen tuğlalar seçilir ve şablonla birlikte çözeltiye yerleştirilir. Bir kez orada, tuğlalar DNA şablonu boyunca belirli bölgelere bağlanır.

Son olarak mürekkep gelir. Bir enzim, tuğlalardaki tüm metil gruplarını DNA şablonunun her bir parçasına kopyalar. Daha sonra, bir nanogözenek dizileme cihazı, depolanan dijital dosyaları yeniden oluşturmak için birler ve sıfırlar desenini okuyabilir.

Tuğlalar şablon DNA ipliği üzerinde kendiliğinden bir araya geldiğinden, çok sayıda yazma işlemi parça parça değil bir kerede gerçekleşiyor. Süreci hızlandırmak ve bilim insanı olmayanlar için erişilebilir kılmak, DNA'nın uygulanabilir bir veri depolama ortamı haline gelmesine yardımcı olabilir.

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.