پژوهشگران روی فضای ذخیره‌سازی مبتنی‌بر DNA کار می‌کنند؛ ذخیره‌سازی ۲۱۵ هزار ترابایت در هر گرم

پژوهشگران با روش جدید ذخیره‌سازی اطلاعات در DNA به‌دنبال متحول کردن روش‌های موجود رمزگذاری داده‌ها هستند. تیمی از پژوهشگران دانشگاه پکن و سه مؤسسه‌ی تحقیقاتی دیگر اخیراً یافته‌های خود را در مورد استفاده از متیلاسیون DNA برای جهش انتخابی اپی‌ـبیت‌ها (epi-bits) روی رشته‌های DNA از پیش موجود، منتشر کردند. این روش سریع‌تر از سایر روش‌های DNA کار می‌کند؛ اما هنوز برای کاربردهای دنیای واقعی آماده نیست.

مولکول DNA به‌طرزی باورنکردنی، متراکم است. DNA می‌تواند تا ۲۱۵ هزار ترابایت (۲۱۵ پتابایت) داده را در هر گرم ذخیره کند. براساس فناوری‌های موجود، نوشتن و خواندن داده‌ها از روی DNA، فرایندی گران و کند محسوب می‌شود.

روش‌های پیشین ذخیره‌ی اطلاعات در DNA با فرايند de novo کار می‌کنند که رشته‌های سفارشی مولکول DNA را از نو می‌سازند؛ اما در روش جدید که براساس سنتز epi-bits است، ذخیره‌ی اطلاعات روی رشته‌های موجود DNA انجام می‌پذیرد و موجب ارزان‌تر شدن و تسریع فرایند ذخیره‌ی اطلاعات روی DNA می‌شود.

روش اپی‌بیت از یک فرایند طبیعی به نام «متیلاسیون DNA» استفاده می‌کند که تقلیدی از تکامل اپی‌ژنتیکی رشته‌های DNA است. پژوهشگران ۷۰۰ قطعه‌ی پیش‌ساخته‌ی DNA را که movable-type نامیده می‌شوند، سنتز کردند.

انجام روش جدید ذخیره‌سازی روی مولکول DNA هم به‌صورت دستی و هم خودکار قابل انجام است. این گروه از محققان موفق شدند تا تصویر یک ببر چینی با اندازه‌ی ۱۶٬۸۸۳ بیت و تصویر یک پاندا با سایز ۲۵۲٬۵۰۴ بیت یا ۳۱٫۵ کیلوبیت را به‌صورت خودکار و با سرعت ۳۰۵ بیت‌برهرواکنش ذخیره و بازیابی کنند. داده‌ها با استفاده از یک «سیستم بارکد DNA» نوشته و ذخیره می‌شوند؛ بارکدهای DNA نشان می‌دهند که بخش‌های داده در کجا ذخیره شده‌اند و می‌توانند با سرعت و دقت مشخصی بازیابی شوند.

نوشتن اطلاعات روی DNA به‌صورت دستی حتی برای غیرمتخصصان نیز فرایندی آسان است. ۶۰ داوطلب بدون پیشینه‌ی آزمایشگاهی از سرویس ذخیره‌سازی داده‌ی سفارشی‌ای به نام iDNAdrive استفاده کردند و همه‌ی آن‌ها توانستند ۵۰۰۰ بیت داده‌ی متنی را به‌صورت دستی رمزگذاری کنند.

روش جدید ذخیره‌سازی درمقایسه‌با روش‌های موجود ذخیره‌سازی مبتنی‌بر DNA، چگالی و پایداری مولکول DNA در بلندمدت را به‌همراه برنامه‌پذیری و مقیاس‌پذیری ارائه می‌دهد؛ اما مسیری طولانی برای بهینه‌سازی سرعت و مقیاس‌پذیری این روش ذخیره‌ی DNA وجود دارد.

ثبت تصویر ببر و پاندا با سرعتی معادل ۴۰ بیت‌برثانیه انجام شد؛ درحالی‌که هارد دیسک یک ترابایتی معمولی، سرعت نوشتن ۱۶۰ مگابایت‌برثانیه‌ای دارد که ۳۰ میلیون‌ برابر سریع‌تر از روش ذخیره‌سازی epi-bits روی DNA است؛ اما حداقل روی کاغذ، روش epi-bits نسبت به روش قدیمی‌تر de novo تا ۱۰ برابر هزینه‌ی کمتری دارد.

جامعه‌ی علمی از روش‌های کارآمدتر برای ذخیره‌ی داده‌ها روی مولکول‌های DNA استقبال می‌کند. روش جدید epi-bits با نوآوری و بهینه‌سازی‌های خود می‌تواند جایگزین مناسب و شایسته‌تری برای روش‌های پیشین باشد.