Menneskeheten har et enormt datalagringsproblem. De siste to årene har folk skapt mer informasjon enn i all tidligere historie. Og denne informasjonsstrømmen vil snart overgå kapasiteten til harddisker.
Forskerne sier de har funnet en ny måte å kode digital informasjon i DNA. Ett gram DNA kan lagre 215 petabyte (215 millioner gigabyte) data. Dermed vil all informasjon som noen gang har skapt av en person oppta en container på størrelse med et par lastebiler.
DNA har mange fordeler for lagring av digital informasjon. Den er ultrakompakt og kan lagres i tusenvis av år på et kjølig, tørt sted. Og folk kan alltid tyde det. "DNA brytes ikke ned over tid som kassetter eller plater, og det blir ikke foreldet," sier Yaniv Ehrlich, en forsker ved Columbia University (USA).
Forskere har bevart digital informasjon i DNA siden 2012, da genetikere ved Harvard University (USA) George Church, Sree Kosuri og deres kolleger kodet en bok på 52 tusen ord i tusenvis av DNA-fragmenter ved hjelp av tråder fra alfabetet på fire bokstaver - A, G, T og C for å kode nullene og de ene til den digitaliserte filen.
Dette krypteringssystemet var relativt ineffektivt og kunne bare lagre 1,28 petabyte per gram DNA. Andre tilnærminger har fungert bedre. Men ingen tillot DNA å beholde mer enn halvparten av sin maksimale kapasitet. DNA kan opprettholde ca. 1,8 biter per DNA-nukleotid (antallet når ikke 2 biter på grunn av sjeldne, men uunngåelige lese- og skrivefeil).
Ehrlich bestemte seg for at han ville komme nærmere denne grensen. Derfor vendte han og Dina Zilinski seg til algoritmene som ble brukt til å kryptere og dekryptere informasjon. De startet med 6 filer, som inkluderte et komplett operativsystem, et datavirus, en fransk film fra 1895 med tittelen Arrival of a Train at La Ciotat og en studie fra 1948 av teoretikeren Claude Shannon. Først konverterte forskerne filene til binære strenger av en og null, komprimerte dem til en grunnfil, og delte deretter dataene i korte strenger med binær kode. De utviklet en algoritme kalt "Fountain of DNA", som tilfeldig pakker kjeder i såkalte "blobs". Forskerne la til flere koder til disse slik at de kunne gjenoppbygges senere i riktig rekkefølge. Totalt har forskere generert en digital liste med 72 tusen DNA-tråder,hver 200 tegn i lengde.
Kampanjevideo:
De sendte dem som tekstfiler til Twist Bioscience-oppstarten i California, hvor de syntetiserte DNA-tråder. To uker senere mottok Ehrlich og Zilinski en ampulle med et stykke DNA i posten, der filene deres ble kryptert. For å tyde dem brukte forskere moderne DNA-sekvenseringsteknologi. Sekvensene ble sendt til en datamaskin, som oversatte den genetiske koden tilbake til binær og brukte kodene for å sette sammen de seks originale filene. Teknologien fungerte så bra at de nye filene var feilfrie.
Kosuri og Ehrlich bemerket imidlertid at den nye tilnærmingen ikke er klar for bruk i stor skala. De brukte 7 tusen dollar på å syntetisere 2 megabyte informasjon til filer, og ytterligere 2 tusen dollar på å lese den. Sammenlignet med andre former for datalagring er skriving og lesing fra DNA relativt treg.
