Molekula DNA jako datový disk na miliony let

DNA (ilustrační foto)

Švýcarští vědci z Federálního technologického institutu v Curychu (ETHZ) vyrobili unikátní informační “časovou kapsli” na bázi DNA, která může při nízké teplotě podržet uložené informace po dobu více než jednoho milionu let.

Současné datové nosiče, ať už jde o pevné disky, flashdisky nebo optické disky typu CD, DVD a Blu-ray, nejsou schopny podržet neporušenou informaci po více než několik desítek let. Informace na mikrofilmu mají trvanlivost asi 500 let. Oproti tomu se ukazuje, že slibným dlouhodobým informačním nosičem může být molekula deoxyribonukleové kyseliny (DNA). Jeden gram DNA by mohl teoreticky obsáhnout až 455 exabytů dat (jeden exabyte představuje 10 na osmnáctou bytů čili miliardu gigabytů).

Otázkou ale opět zůstává trvanlivost takto zapsané informace, protože u biologických datových nosičů velmi záleží na podmínkách, za kterých jsou přechovávány. Přesto není v principu vyloučeno uchovat v DNA informace po dobu statisíců let, jak dokázala nedávná extrakce a sekvenování DNA ze 700 tisíc let staré fosilizované koňské kosti.

V DNA lze informace uchovávat po dobu statisíců let

Profesor Robert Grass a jeho tým pracovali na způsobu, jakým by bylo možno informaci uloženou v DNA dlouhodobě ochránit, a přišli na způsob, který lze s trochou nadsázky nazvat “umělou fosilizací DNA”. Vědci především zvolili způsob zápisu, ve kterém jsou báze A a C v rámci DNA vyjádřením logické nuly a báze G a T zase vyjadřují logickou jedničku. Navíc v rámci DNA využili některých úseků pro kontrolu chyb vlastní informační sekvence. “Fosilizaci” informace pak zajistili tím způsobem, že malé kousky DNA uzavřeli do mikroskopických skleněných kuliček. Tím došlo k ochraně DNA před destruktivním vlivem řady chemikálií, zejména vody.

Vědci poté simulovali stárnutí dvou uložených datových souborů v této formě. Konkrétní informace v DNA o velikosti 83 kilobytů byla po dobu až několika týdnů vystavena teplotám mezi 60 - 70 stupni Celsia. Data přitom zůstala čitelná a bez chyb. Tyto podmínky jsou, pokud jde o chemickou degradaci molekul DNA, ekvivalentní situaci, v níž by byly skleněné kuličky uchovány 2000 let při teplotě 10 stupňů Celsia nebo 2 miliony let při teplotě minus 18 stupňů Celsia, což je teplota, která panuje ve špicberském globálním úložišti semen.

Vědci zvolili způsob zápisu, ve kterém jsou báze A a C v rámci DNA vyjádřením logické nuly a báze G a T zase vyjadřují logickou jedničku

Profesor Grass tímto způsobem navrhuje zálohovat celý objem znalostí lidstva, zatím je ale překážkou cena. Zápis a fosilizace dotyčných 83 kilobytů dat stály kolem 1500 liber. Stejným způsobem uložit například celou Wikipedii by stálo miliardy. Řešením je tedy vývoj levnějších metod nebo důkladná selekce informací, které budou nakonec takto uchovány.

Zdroje: New Scientist, Angewandte Chemie, Nanowerk, ScienceAlert, IO9, ExtremeTech