• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
13.01.2021
Василий Парфенов
3 138

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 13:45
Александр Березин

Половина всего расхода энергии человечеством приходится на тепло, почти 50% из этого количества уходит на отопление и нагрев воды в домах. На электричество — всего 19%. Из этого ясно, что вопрос отопления даже важнее электроэнергетики, а без отказа от ископаемых топлив здесь зеленый переход невозможен. Однако, как показывает новая научная работа, водород в этой роли — лишь несбыточная мечта.

Вчера, 14:59
Анна Новиковская

Все современные млекопитающие, от утконоса до синего кита и человека, произошли от общего предка, жившего около 180 миллионов лет назад, в юрский период. Об этом загадочном животном мы мало что знаем, но теперь ученые смогли компьютерно реконструировать его геном.

Позавчера, 21:14
Никита Логинов

Около 15 лет назад ученые сошлись во мнении, что признаки могут наследоваться от родителя не только через ДНК. Новое исследование показало: эпигенетические признаки передаются и через несколько поколений — «от бабушек и дедушек внукам».

26 сентября
Анатолий Глянцев

Солнце несравнимо ближе к нам, чем любая другая звезда. До него всего восемь световых минут, тогда как до Проксимы Центавра — четыре с лишним световых года. Казалось бы, уж о Солнце-то мы должны знать все и даже больше. Однако не тут-то было. Naked Science рассказывает о загадках, которые все еще таит дневное светило.

Позавчера, 17:32
Александр Березин

Индустриальная эпоха сделала мобилизацию нормой, но что мы знаем о ней и ее роли в истории России? В чем реальные корни ее необходимости, а где границы? Бывали ли у нас частичные мобилизации раньше? Чем они заканчивались? И чего, наконец, стоит ждать от нее в наши дни и в нашей стране?

23 сентября
Алиса Гаджиева

Ученые обнаружили, что древняя медная промышленность Израильского царства была организована так, что в итоге в ее центре не осталось ни растений, ни самой промышленности.

16 сентября
Алиса Гаджиева

Геродот в своей «Истории» утверждал, что блоки для пирамиды Хеопса и соседних пирамид доставляли по воде. Но сегодня от Нила до пирамид слишком далеко. Исследование кернов, взятых в пойме реки, позволило понять, как именно решался сложнейший вопрос транспортировки такого строительного материала.

15 сентября
Никита Логинов

Светодиоды потребляют намного меньше энергии, чем традиционные газоразрядные лампы, что должно сократить парниковые выбросы. Но при этом светодиодное освещение угрожает здоровью жителей и разрушает местные экосистемы в городах и селах.

3 сентября
Алиса Гаджиева

В «Кратких сообщениях Института археологии» опубликована статья Михаила Казанского и Анны Мастыковой, в которой авторы обобщили все известное из самых разных источников (от позднеантичных авторов до материалов археологических раскопок) о народе акациры. В результате они не только узнали, где те жили во время Великого переселения народов, но и предположили, как это племя нашло общий язык с соседями.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: