Американские ученые закодировали книгу с помощью молекул ДНК

Американскими биоинженерами была закодирована книга из 53 тысяч слов на молекулах ДНК, и затем прочитана при помощи устройства секвенирования. На сегодняшний день это рекордная плотность записи информации, пишет РИА «Новости» со ссылкой на статью в журнале Science.

Группа ученых под руководством Шрирама Косури (Sriram Kosuri) из Гарвардской медицинской школы в Бостоне (США) разработала компьютерный алгоритм, позволяющий сжать и подготовить для записи на молекулу ДНК практически неограниченный объем информации. Данные разбиваются на части одинаковой длины и записываются на короткие фрагменты ДНК длиной в 159 нуклеотидов. Каждый такой блок содержит 96 бит данных, 19 битный адрес блока и два фрагмента по 22 бита, кодирующих начало и конец «пакета» информации. В каждом случае один нуклеотид кодирует один бит данных — азотистые основания аденин (А) и цитозин (С) обозначают логическую «единицу», а гуанин (G) и тимин (T) — логический ноль. При записи информации блоки синтезируются из отдельных нуклеотидов при помощи струйного ДНК-принтера. Наличие адреса у каждого блока позволяет хранить информацию в виде смеси из коротких последовательностей нуклеотидов, а не единой цепочки ДНК. Это позволяет хранить практически неограниченный объем информации, увеличивая длину адресной части блока.

Косури и его коллеги «напечатали» электронную версию книги «Регенезис: как синтетическая биология переизобретет природу и нас самих», написанной участником группы Джорджем Черчем (George Church) и писателем Эдом Реджисом (Ed Regis). Электронная версия книги содержит в себе 5,27 мегабит (658 килобайт) информации, в том числе 53,5 тысячи слов, 11 картинок и 1 ява-скрипт. Ученые синтезировали необходимые фрагменты ДНК, смешали их, размножили и прочитали при помощи устройства секвенирования Illumina HiSeq.

По словам биоинженеров, алгоритм кодирования оказался очень эффективным — книга была считана всего с десятью ошибками на 5,27 мегабит данных.

Как утверждают авторы статьи, их технология имеет несколько других преимуществ, кроме неограниченной длины записи и устойчивости к ошибкам. Например, использование нуклеотидов в качестве единичных битов позволяет достичь невероятно высокой плотности записи — 5,5 петабит на кубический миллиметр. Это больше аналогичной характеристики для флеш-памяти и жестких дисков в миллионы раз, и в сотни раз превышает плотность записи данных в квантовой голографии.

Ученые полагают, что такие характеристики ДНК-памяти могут помочь ей стать одним из основных способов хранения информации в архивах и для других целей, не требующих быстрого доступа к данным, пишет РИА «Новости».