(รูปภาพ alanphillips / Getty)
มีประสิทธิภาพพอๆ กับระบบจัดเก็บข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ แต่ไม่มีอะไรในเวอร์ชันของธรรมชาติเลย ?- เทคนิคใหม่ในการเขียนข้อมูลลง DNA ทำงานเหมือนกับแท่นพิมพ์และทำให้ง่ายพอที่ใครๆ ก็สามารถทำได้
การเขียนข้อมูลลง DNA มักจะเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์สายอักขระทีละตัว เช่น การร้อยลูกปัดเข้ากับสาย แน่นอนว่าเป็นกระบวนการที่ช้ามาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีตัวอักษรหรือฐานนับพันล้านตัวในลำดับดีเอ็นเอที่กำหนด
แต่ของใหม่โรงพิมพ์ดีเอ็นเอเร่งกระบวนการให้เร็วขึ้นอย่างมาก ทีมงานสร้างชุดตัวต่อ DNA จำนวน 700 ชิ้น แต่ละชิ้นมี 24 ฐาน ซึ่งทำงานเหมือนกับชิ้นส่วนแบบเคลื่อนย้ายได้ สิ่งเหล่านี้สามารถจัดเรียงตามลำดับที่ต้องการ จากนั้นจึงใช้ในการ 'พิมพ์' ข้อมูลลงบนเส้นเทมเพลต DNA
แทนที่จะเขียนทีละบิต แท่นพิมพ์นี้จะเร่งความเร็วสูงสุด 350 บิตพร้อมกันต่อปฏิกิริยา
เพื่อให้กระบวนการง่ายขึ้น ข้อมูลไม่ได้เข้ารหัสเป็นตัวอักษร GCAT ของ DNA ปกติ แต่เป็นตัวอักษรที่คุ้นเคยและเลขศูนย์ของรหัสไบนารี่ ในกรณีนี้ เครื่องหมายเคมีติดอยู่กับอิฐ DNA บางตัวแต่ไม่ติดอย่างอื่น ? พวกที่มีเครื่องหมายแทนคน และผู้ที่ไม่มีเครื่องหมายจะเป็นศูนย์
ทีมงานทดสอบเทคนิคแล้วโดยจัดเก็บรูปภาพจำนวน 16,833 บิตสำหรับการถูเสือของจีนโบราณ และภาพถ่ายแพนด้าที่ประกอบด้วยมากกว่า 252,500 บิต หลังจากปรับแต่งแล้ว ข้อมูล 100 เปอร์เซ็นต์สามารถกู้คืนได้โดยใช้วิธีการอ่าน DNA มาตรฐาน
เพื่อแสดงให้เห็นว่าสามารถใช้งานได้ง่ายเพียงใด ทีมงานจึงดำเนินการการทดลองมีจำนวน 60 คน ผู้เข้าร่วมใช้แพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ที่เรียกว่า iDNAdrive เพื่อเข้ารหัสข้อความที่เลือก รวมเป็นประมาณ 5,000 บิต ข้อมูลถูกอ่านกลับสำเร็จด้วยความแม่นยำ 98.58 เปอร์เซ็นต์
คำอุทธรณ์ของมีความชัดเจน อย่างแรกมันมีความหนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อ ? คาดว่าคุณสามารถจัดเก็บได้มากกว่า10 พันล้านกิกะไบต์ข้อมูลในระยะเพียง 1 ซม3ของดีเอ็นเอ ยังดีกว่านั้น จัดเก็บภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม ข้อมูลนี้สามารถคงอยู่ได้นับพันหรือแม้แต่คู่ทำให้เป็นระบบการเก็บถาวรที่ยอดเยี่ยม
การอ่านข้อมูลจาก DNA ค่อนข้างรวดเร็ว แต่การเขียนถือเป็นปัญหาคอขวด ข้อความในสมัยโบราณอาจกล่าวได้เช่นเดียวกัน ดังนั้นนักวิจัยในการศึกษาใหม่จึงใช้วิธีแก้ปัญหาที่คล้ายกัน
การประดิษฐ์การพิมพ์แบบเคลื่อนย้ายได้ทำให้เกิดข้อความที่ผลิตเป็นจำนวนมากเป็นครั้งแรก ตัวอักษรแต่ละตัวบนแสตมป์เล็กๆ ของตัวเองสามารถจัดเรียงเป็นบล็อกขนาดใหญ่ เพื่อพิมพ์สำเนาจำนวนมากได้อย่างรวดเร็ว แรงบันดาลใจสำหรับประเภทโมเลกุลที่เคลื่อนย้ายได้มาจากวิธีที่เซลล์ของเราจัดเก็บและประมวลผลข้อมูล
ทุกเซลล์ในร่างกายของคุณมีจีโนมที่สมบูรณ์ของคุณ สิ่งที่ทำให้เซลล์ต่างๆ ในเนื้อเยื่อต่างๆ แตกต่างออกไปคือชั้นข้อมูลพิเศษที่เรียกว่า- เครื่องหมายทางเคมีที่แนบมาระบุว่ายีนใดจำเป็นต้องเปิดหรือปิดเพื่อให้เซลล์ทำหน้าที่ต่างกัน
กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากร่างกายของคุณเป็นบริษัท พนักงานทุกคนจะได้รับคู่มือเล่มเดียวกัน แต่คนละแผนก ? สมอง ตับ ผิวหนัง ฯลฯ ? มีการไฮไลต์บทต่างๆ ไว้ เพื่อให้เซลล์ต่างๆ รู้ข้อมูลเฉพาะที่จำเป็นต่อการทำงาน
สำหรับของใหม่โรงพิมพ์ดีเอ็นเอเครื่องหมายเหล่านี้หรือกลุ่มเมทิลจะเก็บข้อมูลที่กำลังเขียนและอ่านกลับ อิฐ DNA เป็นชิ้นส่วนประเภทที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ และเส้นแม่แบบ DNA เปล่าคือกระดาษ
เมื่อจำเป็นต้องมีลำดับที่แน่นอน อิฐที่เกี่ยวข้องจะถูกเลือกและวางลงในโซลูชันด้วยเทมเพลต เมื่อไปถึงที่นั่น อิฐจะเกาะติดกับบริเวณเฉพาะตามแม่แบบ DNA
ในที่สุดก็มาถึงหมึก เอนไซม์จะคัดลอกกลุ่มเมทิลทั้งหมดจากอิฐไปยังแต่ละส่วนของเทมเพลต DNA ต่อมากจากนั้นอุปกรณ์จะสามารถอ่านรูปแบบของค่าและเลขศูนย์เพื่อสร้างไฟล์ดิจิทัลที่จัดเก็บไว้ขึ้นมาใหม่
เนื่องจากตัวต่อประกอบกันเองบนสาย DNA ของเทมเพลต การเขียนจำนวนมากจึงเกิดขึ้นพร้อมกัน แทนที่จะทีละน้อย การเร่งกระบวนการและทำให้ผู้ที่ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าถึงได้ สามารถช่วยให้ DNA กลายเป็นสื่อกลางในการจัดเก็บข้อมูลได้
บทความนี้ตีพิมพ์ในวารสารธรรมชาติ-
