[Tanel]

link :: ERR teadusuudised


John Hopkins'i ja Harvardi ülikooli geneetikud on püstitanud DNA'le talletatud andmete hulgas uue rekordi. George Church'i juhitud töörühm kasutas pärilikusmaterjali nukleotiide 53 000 sõnalise raamatu salvestamiseks, mis sisaldas 11 JPG-formaadis pilti ning ühte Javascriptis kirjutatud programmi, mille kogumaht ulatus 5,27 megabitini.

Üha kasvav andmetulv on tekitanud inimkonnale tõsise probleemi. IDC Digital Universe tehtud uuringu kohaselt talletati ja kopeeriti ainuüksi 2011. aastal 1,8x10E21 baidi jagu informatsiooni. Prognoositakse, et aastaks 2020 on see veel viiskümmend korda kasvanud. Suur osa sellest kuulub ka pikaajalisemale säilitamisele, mis paneb omakorda proovile digitaalsete talletusmeediumite vastupidavuse. Ent on ka teine võimalus – rakendada looduse poolt miljardeid aastaid kasutatud salvestusvõimalust – DNA'd.

Esimest korda katsetati võimalust 1980. aastatel, ent toonase eksperimendi maksumus võimaldas ainult ühe graafilise sümboli kodeerimist. Kolmkümmend aastat hiljem talletati korraga juba 7 920 biti jagu informatsiooni. Samal ajal tasub märkida, et DNA järjestamise ja lugemise hind on alates esimestest katsetusest langenud eksponentsiaalselt – tänaseks üle 100 tuhande korra. Kaugelt kiiremini kui digitaalsete talletusmeediumite hind. Samas on DNA sobivates tingimustes hoituna erakordselt stabiilne ja võib pea muutumatuna püsida tuhandeid aastaid.

Ent leidub ka probleem. Sünteetilisest DNA'st kosnevate struktuuride loomisega kaasnevad paratamatult vead. Ühe hinnangu kohaselt üks iga seitsmekümne nukleotiidi kohta. Sellele lisanduvad selle lugemisega kaasneda võivad ebatäpsused. Probleemidest ülesaamiseks otsustas sünteetilise bioloogia üks pioneeridest George Church salvestatava raamatu „Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves“ kodeerida esmalt binaarkoodiks. Seejärel seadis ta 0'le vastavusse nukleotiidid A ja C ning 1'le G ja T. Raamatu salvestamiseks kulus neid 5,27 miljonit.

Eelnevate selliste katsetuste hind on olnud kõrge, kuna on üritatud kirjutada ühte pikka ahelat. Selle asemel otsustas Church informatsiooni tükeldada 96 nukleotiidi sisaldatavateks lõikudeks. Iga lõik sisaldas omakorda infolõigu asukoha määramiseks 19 nukleotiidilist indeksit. Vigade vähendamiseks sünteesiti iga nukleotiidilõiku 3000 korda. Hoolimata näilisest suurusest kahvatub see inimgenoomi järjestamiseks tehtava tööga, milles järjestatakse 3,2 miljardit nukleotiidipaari 30-50 korda. Pärast DNA sünteesimist talletasid nad seda kolme kuu vältel 4 C° temperatuuril.

Iga sünteesitud lõiku selle koopiatega võrreldes jõudsid nad iga nukleotiidi suhtes konsensusele, täpselt nagu inimgenoomi analüüsides. Selle alusel koostatud lõplik järjestus erines algsest 10 biti võrra, peamiselt piirkondades, kus järjest esines sama täht. Takistusest on võimalik üle saada asendades see komplementaarse tähega. Hoolimata DNA sünteesimiseks ja järjestamiseks kulunud ajast võimaldas see miniatuursesse ruumiossa talletada informatsiooni märkimisväärse tihedusega. Üks kuupmillimeeter võimaldaks hoiustada 5,5 petabiti jagu informatsiooni ehk umbes 637 TB (terabaiti).

Samuti võib viimastel aastatel tehtud edusammude põhjal oletada, et DNA sünteesimine muutub üha odavamaks ning pakkuda viimaks digitaalsetele meediumitele teatud valdkondades tõsist konkurentsi.

Kuula ka Vikerraadio Teadusuudist http://teadus.err.ee/artikkel?id=7519&cat=1

[-Innu-]

https://news.ycombinator.com/item?id=4396931 Veidi väliskeelset arutelu selle kohta. Üks autoritest vastas seal ka küsimustele ja täpsustas asju.