ДНК-чипы: решение завтрашнего дня для хранения данных на миллиард гигабайт

В мире, где объем данных постоянно растет, а решений для их хранения становится все меньше, ученые обращаются за вдохновением к природе. ДНК, наследственная молекула, в которой заложена основа жизни, уже давно вызывает восхищение своей способностью хранить огромные объемы информации в компактном пространстве. Теперь исследователи кафедры биоинформатики Вюрцбурга поднимают эту концепцию на новый уровень, разрабатывая ДНК-чипы для компьютерных технологий.

ДНК-чипы способны произвести революцию в области хранения данных, обеспечивая более высокую плотность хранения, долговечность и устойчивость по сравнению с традиционными чипами на основе кремния. Используя четыре основных структурных блока, содержащихся в нитях ДНК, ученые могут кодировать информацию в определенной последовательности, имитируя природную систему хранения данных. Затем закодированная ДНК синтезируется и стабилизируется для обеспечения длительного хранения информации.

Возможности хранения данных в ДНК поражают воображение. По оценкам исследователей, информация, хранящаяся на ДНК-чипе, может сохраняться в течение нескольких тысяч лет, что значительно превышает срок службы современных технологий хранения данных. Извлечение информации также является относительно простым процессом - автоматическое считывание и декодирование последовательности ДНК.

Однако для того чтобы хранение данных в ДНК стало практичным и коммерчески выгодным, необходимо решить ряд проблем. Стоимость хранения данных в ДНК в настоящее время высока и составляет около 400 тыс. долл. за мегабайт. Кроме того, извлечение сохраненной информации может занять много времени - от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от объема данных. Для решения этих проблем ученые исследуют возможности использования ферментов, управляемых светом, и программного обеспечения для проектирования белковых сетей.

Профессор Томас Дандекар, заведующий кафедрой биоинформатики Университета Юлиуса-Максимилиана (JMU) Вюрцбурга, считает, что у ДНК большое будущее в качестве носителя информации. В недавнем обзоре, опубликованном в журнале Trends in Biotechnology, Дандекар и его сотрудники рассказывают о том, как сочетание молекулярной биологии, нанотехнологий, новых полимеров, электроники и автоматизации может сделать хранение данных на ДНК реальностью уже в ближайшем будущем.

В Биоцентре JMU группа Дандекара работает над созданием инновационных ДНК-чипов. Для создания ДНК-чипов они используют полупроводниковую наноцеллюлозу, производимую бактериями. Эти чипы обеспечивают не только высокую плотность хранения данных (до миллиарда гигабайт на грамм ДНК), но и устойчивость, возможность вторичной переработки и устойчивость к электромагнитным импульсам и перебоям в электропитании.

Дандекар подчеркивает важность разработки ДНК-чипов для долгосрочного выживания нашей цивилизации. Соединив молекулярную биологию с электроникой и новыми полимерными технологиями, он считает, что мы сможем создать новую эру устойчивых компьютерных технологий.

По словам профессора Томаса Дандекара, "мы продержимся как цивилизация в долгосрочной перспективе только в том случае, если совершим скачок в этот новый тип устойчивой компьютерной технологии, объединяющей молекулярную биологию с электроникой и новыми полимерными технологиями".