Современные
электронные носители данных, как известно, приблизились к
теоретическому пределу – с помощью тех же технологий, все уменьшая
ячейки памяти, вместить больше информации все труднее и труднее. Но тем
интересней и актуальней работы, посвященные принципиально иным подходам к
той же задаче. Включая и такой оригинальный, как использование в
качестве носителей колонии кишечной палочки.
Схематично такую
бактериальную систему хранения данных можно описать так. Исходное
сообщение переводится в комбинацию цифр в четвертичной системе
счисления (каждая буква описывается набором из трех цифр от 0 до 3; в
нашем примере это будет 68 цифр –
13001233130013111230120113020200123112111203122012011232122112031303).
Эти
цифры переводятся в соответствующие кодоны ДНК – таким образом, мы
получаем их последовательность (пока на бумаге – вот такую:
TGAATCGGTGAATGTTTCGATCATTGACACAATCGTTCTTTCAGTCCATCATTCGCTCCTTCAGTGAG),
которая затем с помощью специального алгоритма еще более укорачивается и
сжимается. Синтезируется соответствующий фрагмент ДНК, который с
помощью вектора вносится в бактериальную клетку. Если он слишком велик,
то предварительно придется разбить его на несколько частей, и вносить их
в разные клетки по отдельности. Понятно, что считывание данных
происходит в обратной последовательности (несколько подробнее с методом
можно ознакомиться в этой презентации).
По словам китайских
ученых, занимающихся этой темой, для сохранения с помощью их метода
текста американской Декларации независимости (8047 символов), достаточно
всего 18-ти бактериальных клеток. Так что потенциал технологии огромен –
плотность информации весьма велика. Ведь 1 г бактериальной биомассы
содержит порядка 10 млн отдельных клеток – и простейший пересчет
показывает, что он способен сохранить ту же декларацию независимости
весьма надежно, в количестве порядка 500 млн копий, что соответствует 90
Гб данных.
Конечно, пока подход далек от совершенства, и тем
более практического использования. Синтез ДНК – дело пока кропотливое и
затратное, как и считывание ее последовательности. Существует и вполне
реальная опасность, что наши данные в живых организмах будут мутировать,
что приведет к их искажению. Впрочем, китайцы уже предложили вполне
практичную сферу применения своей технологии – компании, занимающиеся
созданием коммерческих генетически модифицированных бактерий, смогут
таким образом ставить на бактериях свое «клеймо» или значок копирайта.
Ну
а если смотреть на вещи более открыто, то потенциал метода
действительно велик. Помимо высокой плотности хранения информации, она
предлагает и широту условий, в которых она не теряется. В отличие от
электронных компонентов, бактерии более устойчивы к перепадам в
окружающей среде – к примеру, небезызвестная бактерия Deinococcus
radiodurans
