Создан надежный метод записи данных с компьютера прямо в ДНК живых клеток — Naked Science
13 января
Василий Парфенов

Создан надежный метод записи данных с компьютера прямо в ДНК живых клеток

7.0

Американские ученые разработали способ превратить колонии бактерий в запоминающее устройство, подключенное к компьютеру. В их эксперименте ячейки с живыми организмами играли роль настоящих банков памяти, как на флеш-накопителе.

Создан надежный метод записи данных с компьютера прямо в ДНК живых клеток
Бактериальная «флешка» / ©Yim, S.S., McBee, R.M., Song, A.M. et al. Robust direct digital-to-biological data storage in living cells. Nat Chem Biol (2021). https://doi.org/10.1038/s41589-020-00711-4

Результаты своей работы команда ученых из Колумбийского университета (Нью-Йорк, США) опубликовала в рецензируемом журнале Nature Chemical Biology. Для записи и считывания данных биологи создали систему, чувствительную к окислительно-восстановительным реакциям в клетках. Она настроена так, чтобы улавливать взаимодействия конкретных плазмид с хромосомной дезоксирибонуклеиновой кислотой бактерий.

Плазмиды — компактные молекулы ДНК, которые в нормальных условиях могут нести дополнительный генетический материал бактерий, обособленный от основного генома. Зачастую именно эти структуры помогают микроорганизмам приобретать устойчивость к новым факторам среды. Благодаря свойству плазмид сравнительно легко передаваться от клетки к клетке, ученые часто используют их как инструмент для генетических модификаций.

Создан надежный метод записи данных с компьютера прямо в ДНК живых клеток
Схема запоминающего устройства из колоний бактерий / ©Yim, S.S., McBee, R.M., Song, A.M. et al. Robust direct digital-to-biological data storage in living cells. Nat Chem Biol (2021). https://doi.org/10.1038/s41589-020-00711-4

Чтобы превратить бактерии в «биологическую флешку», в них ввели два типа специально созданных плазмид — сенсорный и записывающий. Они реагируют на определенные биологические сигналы и начинают модифицировать геном бактерии. Запись необходимых данных производится аналогично штрих-коду в заранее выбранных CRISPR-локусах. Способность бактерий защищать свой геном от негативных факторов среды позволила прочесть сохраненные учеными данные даже спустя 80 поколений подопытных микроорганизмов.

Емкость экспериментального банка памяти пока не впечатляет — всего 72 бита в 24 трехбитовых ячейках. Этого было достаточно для записи «Hello World» специально разработанным кодом, но, чтобы применить технологию на практике, требуются серьезные усовершенствования. К тому же нужно снизить количество ошибок: даже на столь малом объеме информации точность считывания составила всего 98 процентов.

Создан надежный метод записи данных с компьютера прямо в ДНК живых клеток
Принципиальная схема эксперимента / ©Yim, S.S., McBee, R.M., Song, A.M. et al. Robust direct digital-to-biological data storage in living cells. Nat Chem Biol (2021). https://doi.org/10.1038/s41589-020-00711-4

С другой стороны, американские биологи и не собирались сразу создавать бактериальный компьютер. Поставленный ими эксперимент — подтверждение концепции, демонстратор технологии. Авторы работы отмечают, что уже видят пути радикального повышения эффективности. Возможно, следующая версия установки будет оперировать уже килобайтами. Основное достижение команды из Колумбийского университета заключается в создании способа прямой записи информации в ДНК живых клеток.

Как правило, методы записи данных в дезоксирибонуклеиновую кислоту подразумевают полный синтез молекулы с нужной информацией на ней. Живые клетки в таком случае выступают лишь как хранилище данных, бесконечно реплицируя генетический материал с побочной информацией.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 20:57
Илья Ведмеденко

По словам космонавта Олега Новицкого, на новом российском модуле «Наука» незапланированно включились двигатели.

Вчера, 18:47
Мария Азарова

Антитела, вырабатываемые организмом в ответ на коронавирус, активируют повышенную функцию тромбоцитов. Это может вызывать смертельные тромбы у пациентов с тяжелой формой болезни. Авторы нового исследования предложили решение проблемы.

Позавчера, 14:06
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: