هارد دیسک دی ان ای DNAهارد دیسکی با دی ان ای ساخته شده که اطلاعات را یک میلیون سال نگه می دارد!

وقتی به میراث بشر فکر می کنیم، پیامی که می توانیم برای آینده بجا بگذاریم، چیزی نزدیک میلیارد ها ترابایت خواهد بود. ولی هارد درایو های امروزی که برای ذخیره ی این حجم اطلاعات بکار می بریم بیش از چند صد سال دوام ندارند.

خوشبختانه دانشمندان یک کپسول زمانی DNA ساخته اند که می تواند با امنیت خاطر اطلاعات را برای بیش از یک میلیون سال نگه دارد. و تصورش ترسناک است از اینکه این چه کاربردهایی می تواند داشته باشد.

محققان پیش از این می دانستند که DNA برای ذخیره اطلاعات بسیار ایده آل می باشد. در تئوری، فقط یک گرم DNA ظرفیت ۴۵۵ اگزابایت را دارد که معادل یک میلیارد گیگا بایت می باشد، که اطلاعات گوگل و فیس بوک و همۀ سایت های دیگر را می توان در آن جا داد!

ذخیره ی اطلاعات بر روی دی ان اِی بسیار ساده است؛ محققان کافی بود جفت های A و C دی ان ای را بعنوان ۰ درنظر گرفته و T و G را بعنوان ۱ در نظر بگیرند. ولی تیم محققان به هدایت رابرت گراس از ای تی اچ زوریخ سوئیس می خواستند بدانند که این اطلاعات چقدر دوام دارند.

در سال ۲۰۱۳ دانشمندان توانستند کد ژنتیکی یک استخوان اسب۷۰۰ هزار ساله را بچینند. ولی آن می بایست در شرایط خیلی خاصی نگهداری شود، در غیر اینصورت می تواند دچار تغییر و ازمحلال شود اگر که در معرض محیط قرار گیرد. پس تیم گراس تصمیم گرفتند تا یک فسیل را شبیه سازی کنند تا ببینند آیا می توانند یک هارد دیسک DNA با دوام درست کنند.

گراس می گوید: مانند این استخوان ها، ما می خواستیم که دی ان ای های حاوی اطلاعات را محافظت کنیم با یک غشای فسیلی ساختگی.

برای این منظور، تیم اطلاعات چارتر فدرال سوئیس سال ۱۹۲۱ و متد های تئوری مکانیکی ارشمیدس را در یک رشته DNA  کد گذاری کردند که جمعا ۸۳ کیلوبایت اطلاعات شد. سپس دی ان ای را در کره های شیشه ای، کپسول کردند که هر کدام ۱۵۰ نانومتر شعاع داشت.

محققان این کره های شیشه ای را با  روش های بسته بندی دیگر مقایسه کردند با در معرض حرارت قرار دادن بین ۶۰ تا ۷۰ درجه سانتیگراد که بیانگر فرو افت شیمیایی (فروسایش) بوده که در طی صد سال اتفاق می افتد و این فرایند به چند هفته تسریع شده بود.

آنها دریافتند که پس از این فرایند فروسایش، دی ان ای داخل کره های شیشه ای را می تواند استخراج کرد با حلال فلوئورید و اطلاعات آن براحتی قابل خواندن بود. در واقع، ظرف های شیشه ای بنظر می رسید بسیار شبیه استخوانهای فسیل شده کار کنند.

بر اساس نتایج آنها، که در آنیوانت چمی منتشر شد، تیم پیش بینی می کند که اطلاعات ذخیره شده در دی ان ای می تواند یک میلیون سال دوام بیاورد اگر در کمتر از درجه حرارت ۱۸ درجه سانتیگراد نگهداری شود، بعنوان مثال، در یک آزمایشگاه. و در شرایط ناپایداری و دمای ۱۰ درجه سانتیگراد ممکن است ۲۰۰۰ سال دوام بیاورد، دمایی مانند متوسط دمای اروپای مرکزی.

بخش نکته دار این فرایند این است که اطلاعات ذخیره شده در دی ان ای می بایست بصورت صحیح توسط آیندگان خوانده شود تا آنها بتوانند بدان دسترسی پیدا کنند. و علیرغم پیشرفتهای ما در فناوری ترتیب گذاری، هنوز در ترتیب گذاری خطا هایی ایجاد می شود.

تیم تحقیق با استفاده از دستورالعمل رید-سالامان بر این خطا ها فائق آمدند که کمک می کند محققان از فاصله های دور بتوانند اطلاعات ارسال کنند. صرفا اطلاعات اضافی به داده های واقعی الصاق شده و اجازه می دهد در سوی دیگر بدون خطا خوانده شود.

این روش خیلی خوب جواب داد پس از آزمایش کردن دی ان ای که بمدت یک ماه در شرایط فروسایش قرار داده شده بود، و تیم هنوز می توانست اطلاعات چارتر فدرال سوئیس و سخنان قصار ارشمیدس را پس از پایان تحقیق استخراج کند.

مشکل بزرگ دیگر، که حل کردنش آسان نیست، این است که ذخیره ی اطلاعات بر روی DNA بسیار گران است. این چیزی حدود ۱۵۰۰ دلار خرج برداشت تا فقط ۸۳ کیلوبایت اطلاعات برای این تحقیق ذخیره شود. امید است این هزینه ها کاهش پیدا کرده و ما در رایت کردن اطلاعات بر روی DNA پیشرفت کنیم.

منبع: New Scientist

هارد دیسک DNA با اطلاعات یک میلیون ساله!
امتیاز بدهید