Вчені створили перший в світі "жорсткий диск" на ДНК з функцією перезапису

Технология хранения в ДНК вышла на новый этап развития: ученые из США создали цифровой «жесткий диск» с функцией перезаписи, который позволит хранить и даже редактировать информацию на молекулярном уровне — быстрее и точнее, чем когда-либо прежде.

Идея использования ДНК в качестве носителя данных была впервые предложена в 1959 году американским физиком Ричардом Фейнманом. С тех пор концепцию постоянно рассматривали и тестировали как решение для хранения больших объемов данных с помощью нуклеиновых кислот.

Впрочем, одно из главных ограничений заключалось в том, что записанную информацию невозможно было отредактировать. Альтернативное решение поступило от исследователей из Университета Миссури в Колумбии. Команда создала систему, которая позволяет стирать и перезаписывать информацию, закодированную в ДНК. Фактически, превращая концепцию из одноразового носителя в полноценный цифровой накопитель с функцией перезаписи.

«ДНК невероятна — она сохраняет «инструкцию» жизни в крошечном, стабильном корпусе», — говорит Ли-Цюнь «Эндрю» Гу, доктор философии и профессор химической и биомедицинской инженерии в Университете Миссури.

Ли объясняет: если современные компьютеры хранят данные в виде последовательности нулей и единиц, то в случае ДНК биты превращаются в последовательности букв A, C, G и T — четыре азотистых основания, которые формируют генетический код.

Плотность хранения в ДНК настолько высока, что теоретически все данные мира могли бы поместиться в одной коробке для обуви. При условиях хранения в сухой и прохладной среде ДНК может оставаться стабильной тысячи лет. К тому же, что очень актуально в наше время, потребляет меньше энергии, чем традиционные центры обработки данных.

Метод Ли устраняет ограничения на «неизменность» записи ДНК и фактически позволяет ей действовать как современный жесткий диск, вместе с сохранением всех вышеперечисленных преимуществ. Для этого было разработано компактное электронное устройство в сочетании с молекулярным детектором, который называется нанопоровым сенсором. Когда молекула ДНК проходит через него, возникают незначительные электрические сигналы, которые программное обеспечение преобразует обратно в нули и единицы и, наконец, на исходный файл данных.

По словам разработчиков, система работает быстрее, проще и экологичнее имеющихся методов. В долгосрочной перспективе ее планируют миниатюризировать до формата USB-накопителя.

Как известно, ДНК хранит информацию в трехмерной структуре, а не на плоских микросхемах, тем самым обеспечивая чрезвычайную плотность записи. А поскольку она существует как физическая молекула, а не постоянно подключенная электронная система, такой носитель менее уязвим к кибератакам.

«Представьте, что это будто сверхзащищенный сейф для вашей цифровой жизни», — заявил Ли. «Хранение ДНК может защитить все: от личных воспоминаний и важных документов до научных данных и корпоративных архивов — без дополнительных проблем кибербезопасности».

Исследование было опубликовано в журнале PNAS Nexus.