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Star Trek Today: armazenamento bem-sucedido de informações digitais no DNA de um organismo vivo

Discos rígidos e outros sistemas de armazenamento de dados armazenam grandes quantidades de informações hoje. No entanto, assim como as fitas magnéticas ou os disquetes no passado, esses dispositivos podem ficar desatualizados com o tempo e perderemos o acesso aos dados que coletamos neles. É por isso que os cientistas desenvolveram um método para converter dados em DNA para registrar um organismo vivo. Este tipo de "armazenamento em massa"provavelmente não se tornará obsoleto em um futuro previsível.

Seth Shipman, da University of California em San Francisco, que não esteve envolvido no trabalho, elogiou o desempenho de seus colegas da Columbia University, mas ressalta que ainda demorará muito para que tais sistemas tenham aplicação prática.


Referência ao episódio de Star Trek: The Next Generation: Temporada 4 / Episódio 95 - The Standgericht / The Drumhead

"Nesse ínterim, Worf descobriu como J'Dan transferiu as informações secretas para os romulanos. J'Dan precisa ser tratado com seringas hipodérmicas para sua síndrome de Balthasar. Quando examinou a seringa, no entanto, descobriu que era um óptico Contém um leitor de chip que foi especialmente projetado para
para ler os chips isolineares da Frota Estelar. A informação digital é extraída e então codificada na forma de sequências de aminoácidos. "


Fonte da imagem: Pixabay

Mais detalhes podem ser encontrados em Natureza. (https://www.nature.com/articles/s41589-020-00711-4)


Os cientistas falam sobre o armazenamento de dados no DNA desde ontem. Ácido desoxirribonucleico é um meio muito atraente. Ele permite que os dados sejam compactados com mais de 1000 vezes mais densidade do que nos discos rígidos mais potentes, o que significa que você pode armazenar 10 filmes em um espaço do tamanho de um grão de sal. Uma vez que o DNA também é um elemento central dos sistemas biológicos, é de se esperar que as tecnologias de escrita e leitura de dados se tornem mais baratas e perfeitas com o tempo.

Até agora, a fim de gravar dados no DNA, os cientistas usaram uma sequência de uns e zeros em combinações de Pares de bases de DNA então os dados são codificados no DNA. No entanto, uma vez que a precisão da síntese de DNA diminui com o comprimento, o DNA com um comprimento de 200-300 pares de bases é sintetizado. Cada um desses fragmentos recebe um identificador exclusivo para que seja conhecido onde certos dados estão localizados. Este é um método muito caro. Custa até US $ 3.500 para armazenar 1 megabit de informação, e os frascos de DNA podem se degradar com o tempo.



É por isso que os cientistas tentam registrar dados no DNA de organismos vivos que passam informações entre gerações. Em 2017, a equipe de Harris Wang na Universidade de Columbia aproveitou o Tecnologia CRISPRpara detectar sinais biológicos como a presença de frutose. Quando os pesquisadores adicionaram frutose às células de E. coli, a expressão do gene em níveis extracromossômicos aumentou Moléculas de DNA, os chamados plasmídeos.

Em seguida, componentes que defendem a bactéria contra vírus cortam o plasmídeo com muita expressão gênica, e parte dele vai para uma certa parte da DNAque lembra ataques virais. Essa peça adicional representava um "1" digital. Se o sinal de frutose não estivesse presente, estávamos lidando com um "0" digital.

Como apenas alguns bits de dados podiam ser salvos dessa forma, Wang e seus colegas substituíram o sistema baseado em frutose por um elétrico. Eles modificaram a bactéria E. coli de tal forma que a expressão dos plasmídeos aumentou em resposta a uma voltagem aplicada. Dessa forma, eles poderiam codificar eletricamente até 72 bits de dados no DNA bacteriano e a mensagem "Olá, mundo!" Escreva. Os cientistas também mostraram que podiam adicionar E. coli a uma mistura padrão de microrganismos do solo e depois sequenciar tudo para ler a mensagem codificada.

Wang ressalta que este é apenas o começo da pesquisa. Não temos a intenção de competir com os sistemas de armazenamento de dados atuais. Os cientistas têm muito trabalho a fazer. Por exemplo, eles precisam encontrar uma maneira de proteger as informações da degradação causada por mutações nas bactérias durante a divisão celular.