Хранение информации в ДНК

Я слежу за основными новостями, происходящими в науке, но молекулярная биология (биохимия) и генетика сейчас на переднем краю прогресса и развиваются гораздо быстрее чем я мог себе представить. Давно слышал про возможность использования ДНК для хранению любой информации. Молекулы ДНК могут быть очень длинными и достаточно стабильными при определённых условиях, а каждый элемент молекулы ДНК — это один из четырёх нуклеотидов. Получается, что в теории каждая цепочка может хранить два бита.

Читал, что есть уже попытки чтения и записи информации в ДНК. Я думал, ну записывают пару десятков байтов. Но оказывается сейчас исследователи из Европейского института биоинформатики записали и надёжно прочитали 739 килобайт! Это 750 тысяч байт или шесть миллионов бит информации! В эти 739 килобайт входили все сонеты шекспира, JPG картинка и несколько текстовых документов.

Статья на habrahabr: http://habrahabr.ru/post/166889/

Пишут, что до этого проблемы были с стабильностью молекул, т.к. исследователи использовали все 4 типа нуклеотида, а при возникновении некоторых длинных одинаковых последовательностей в молекуле, она теряет стабильность. В последнем исследовании, учёные использовали только 3 нуклеотида, а четвёртый использовали для “сервисных” целей — как разделитель  для повышения стабильности.

Кстати схожая система чтения с компакт дисков. Данные там записаны в виде бугорков и их отсутствия, а если идёт подряд три или больше пустых мест, лазер может потерять дорожку и чтение прерывается. Для этого 8 бит информации кодируются в 12, где не может быть больше чем двух дырок подряд. Плюс для предотвращения единичных ошибок используется код Рида-Соломона. Думаю, ничего не мешает использовать подобную систему для записи информации в ДНК.

Ещё интересна стоимость записи и чтения информации. На данный момент стоимость записи одного мегабайта составляет 12 тысяч долларов, а чтение двести. С другой стороны, стоимость секвентирования ДНК (чтения) за последние десять лет уменьшилась на порядки и стоит ожидать через десяток лет коммерческие системы хранения информации в ДНК, ведь один грамм ДНК может хранить больше 2 петабайт информации…

P.s. Мой старый пост, про видео визуализации, что происходит в клетке: https://www.kushnerov.com/2009/06/02/chto-proisxodit-vnutri-kletki/

Подробности про GFAJ-1

GFAJ-1 это такая бактерия, обнаруженная недавно, примечательная тем, что в вместо фосфора в её днк используется мышьяк (смертельно ядовитый для всех земных организмов).

Мышьяк вместо фосфора очень серьёзный плюс в пользу теории альтернативной биохимии, которая рассматривает строение жизни на других принципах, с использованием других элементов (все земные организмы до этого момента построены на шести элементах: CHNOPS – углерода, водорода, азота, кислорода, фосфора и серы.

В статье на мембране
http://www.membrana.ru/articles/global/2010/12/03/192300.html

рассказывается подробно про эту бактерию, и что её целенаправленно искали.

В статье на элементах (двухгодичной давности)
http://elementy.ru/lib/430578
рассказывается про альтернативную биохимию в целом и упоминается про найденный сейчас вариант замены фосфора мышьяком и другие варианты альтернативной биохимии:  зеркальные аминокислоты и молекулы днк, новые аминокислоты и кремний вместо углерода.

Подобные открытия показывают, что для возникновения жизни совсем не обязательны нужны тепличные условия и бактериальная жизнь может существовать в самых тяжелых условиях. В интересное время живём 🙂