Ученые закодировали изображения в продуктах метаболизма

Исследователи из Университета Брауна нашли способ хранить и извлекать данные, хранящиеся в искусственных метаболомах — растворах, содержащих продукты метаболизма.

Молекулы ДНК хорошо известны как носители огромного количества биологической информации, поэтому ученые заинтересованы в использовании этих соединений в качестве устройств для хранения данных. Согласно некоторым исследованиям, плотность записи информации в ДНК гораздо выше, чем на существующие жесткие диски. Но новое исследование показывает, что ДНК не единственная молекула, которая способна хранить такие объемы информации.

В новой статье, опубликованной в журнале Plos One, исследователи показали, что они могут кодировать файлы изображений размером в несколько килобайт с помощью растворов метаболитов и считывать с них информацию. По словам ученых, в некоторых ситуациях небольшие молекулы могут иметь даже большую плотность записи информации, чем ДНК.

Ученые собрали собственные искусственные метаболомы — растворы низкомолекулярных продуктов метаболизма. Наличие или отсутствие конкретного метаболита в смеси кодирует один бит цифровых данных, ноль или единицу. Количество типов молекул в искусственном метаболоме определяет число битов, которые может содержать каждая смесь.

Для своей работы исследователи создали массивы из шести и 12 метаболитов — значит, каждая смесь могла хранить шесть или 12 битов информации. После этого ученые поместили тысячи смесей на небольшие металлические пластины в виде капель объемом в несколько нанолитров. Содержание и расположение капель, точно помещенных на поверхность пластин специальным роботом, шифрует необходимые данные.

Затем пластины сушат, оставляя крошечные пятна молекул метаболита, каждая из которых содержит зашифрованную информацию. Данные можно после этого прочитать, используя масс-спектрометр.

Однако у этой технологии есть некоторые ограничения. Например, многие метаболиты химически взаимодействуют друг с другом, если их поместить в один и тот же раствор. Это может привести к ошибкам или потере данных. Но это ошибка, которая в итоге может стать преимуществом. Возможно, можно использовать эти реакции, чтобы проводить различные операции с хранящимися данными и даже решать некоторые задачи. Получится своего рода молекулярный компьютер.