“کارت پانچ” DNA می تواند به معنای ارزان تر بالا-ظرفیت ذخیره سازی داده ها

اگر همه حال تکیه بر حافظه فلش—اطلاعات-سیستم ذخیره سازی در کارت حافظه و درایو نما—مقدار اطلاعات که جهان برآورد شده است برای تولید توسط 2040 خواهد بیش از این سیاره انتظار عرضه ریزتراشه-سیلیکون درجه تا 100 بار. برای جلوگیری از چنین بحران محققان کشف شده اند ذخیره سازی مواد است که زندگی خود را متکی: DNA.

در تئوری این ماده می تواند نگه دارید یک مقدار گسترده ای از اطلاعات تا یک exabyte (یک میلیارد گیگابایت) در هر میلی متر مکعب DNA—برای هزاران سال. (مغناطیسی نوار است که در خدمت به عنوان پایه و اساس ترین آرشیو دیجیتال حداکثر طول عمر حدود 30 سال اما DNA در 700,000 سال فسیل هنوز هم می تواند توالی.) یک مانع برای ساخت DNA ذخیره سازی داده ها به یک واقعیت آن است که آهسته و گران قیمت و مستعد خطا روند ایجاد و یا سنتز جدید توالی DNA است که متناسب با مورد نظر کد.

“سنتز DNA عمده تنگنا با توجه به ضبط هزینه و دقت و سرعت نوشتن می گوید:” Olgica Milenkovic یک برنامه نویسی نظریه پرداز در دانشگاه ایلینویز در Urbana-Champaign و co-ارشد نویسنده از یک مطالعه جدید در مورد این موضوع. او و همکارانش پیشنهاد کرده اند یک رمان راه حل: به جای سفارشی-سنتز DNA از ابتدا علامت های موجود در مولکول DNA با الگوهای از “شکافهای” برای رمزگذاری داده ها. این روش توسط الهام گرفته شده بود کارت پانچ—نوار سفت کاغذ که پانچ سوراخ در موقعیت های خاص برای ذخیره اطلاعات برای بسیاری از رایانههای اولیه از جمله جنگ جهانی دوم دوران انیاک. این محققان جزئیات روش خود را در روز چهارشنبه در طبیعت ارتباطات.

قبلی DNA ذخیره سازی روش های درمان چهار کلید DNA قطعات شناخته شده به عنوان پایگاه—adenine, thymine, cytosine و گوانین—مانند الکترونیکی بیت 1s و 0s که رمزگذاری داده های دیجیتال. مثلا هر پایه ممکن است اختصاص داده شده به نمایندگی از جفت 00, 01, 10 یا 11. اما به جای ترجمه یک سری از بیت به DNA کد و سنتز رشته مربوطه از پایگاه های روش جدید درمان موجود در مواد ژنتیکی کمی مانند کاغذ کسانی که زود کارت پانچ. این امر آنزیم ها به عنوان “وسیله ای است که باعث می شود سوراخ می گوید:” منجر نویسنده مطالعه S. کسرا طباطبایی مصنوعی زیست شناس در Urbana-Champaign. در این مورد “سوراخ” در حال قطع پیوند میان مولکول ها را تشکیل می دهند که ستون فقرات DNA. حضور این علامت به معنی 1 و عدم وجود آن نماد 0.

جالب ترین جنبه های این پژوهش این است که چگونه آن را متکی بر طبیعت می گوید: برندا Rubenstein یک نظری شیمیدان در دانشگاه براون که آیا شرکت در مطالعه. محققان “اجازه دهید این آنزیم ها ایجاد شکافهای—انجام چه بیشتر طبیعی به آنها—برای ذخیره اطلاعات,” او می گوید.

به جای شکافهای دقیقا, تیم گرم دو رشته مولکول DNA—تصویر هر کدام به عنوان یک پیچ خورده نردبان با پله های ساخته شده از جفت بازها و عمودی ریل از قند و فسفات—تا زمانی که آنها unwound کمی در وسط. این فرایند اساسا تشکیل حباب که در سمت چپ این پایگاه قرار گرفته است. بعدی دانشمندان مستقر single-stranded DNA مولکول های هر یک تنها 16 پایگاه های طولانی که ضامندار مربوطه بر روی توالی بازها در آن حباب است. به پایان می رسد از این تک رشته مولکول به عنوان راهنما گفتن آنزیم دقیقا به کجا بروید. در DNA هر پایه متصل به یک مولکول قند و یک گروه فسفات به شکل یک ترکیب شناخته شده به عنوان یک نوکلئوتید. آنزیم های مورد استفاده در روش جدید قطع پیوند پیوند یک نوکلئوتید دیگر برای ایجاد یک نیک در قند-فسفات ریل.

از آنجا که این روش نیازی نیست سنتز دقیق توالی DNA محققان می گویند یکی از مزیت های کلیدی این است که آنها می تواند به درمان تقریبا هر مولکول DNA مانند یک کارت پانچ. برای مثال آنها با تجربه مواد ژنتیکی برداشت ارزان از به راحتی در دسترس سویه های اشریشیا کلی باکتری ها که توالی محققان می دانم که با دقت است. با استفاده از باکتری رشته های DNA با 450 جفت هر یک حاوی پنج تا 10 شکافهای دانشمندان encoded 272 سخنان آبراهام لینکلن Gettysburg Address—و 14 کیلوبایت تصویر از بنای یادبود آبراهام لینکلن. پس از آنها قرار می گیرد این اطلاعات بر روی DNA آنها استفاده تجاری توالی تکنیک های برای خواندن فایل های با دقت کامل.

“برای سال های بسیاری از مردم فکر محاسبات مولکولی درگیر در نظر گرفتن آنچه ما در سیلیکون و نقشه برداری است که بر روی مولکول که منجر به این استادانه درست شده Rube Goldberg دستگاه” Rubenstein می گوید. “به جای این کار اعتماد چگونه آنزیم های تکامل یافته بیش از میلیون ها و میلیون ها سال می تواند فوق العاده کارآمد در آنچه انجام می دهند.”

دانشمندان امیدوارند روند خود را ممکن است بسیار ارزان تر و سریع تر از آن است که تکیه بر سنتز DNA. آنها می گویند که داده های DNA-برگزاری استراتژی های پیشنهاد شده در گذشته هنوز هم ارائه برخی از مزایای استفاده—مانند حدود 12 تا 50 برابر بیشتر ذخیره سازی تراکم از پانچ کارت روش. هنوز هم “بزرگترین مشکل با DNA ذخیره سازی داده ها در حال حاضر نمی تراکم; آن را هزینه” Milenkovic می گوید. “و ما هزینه ها واقعا کم است و می تواند حتی پایین تر است.” او می افزاید: همسر DNA سیستم های ذخیره سازی را تا به حال عبارتند از کار برکنار شده و توالی که در خدمت به عنوان بیمه در برابر مستعد خطا طبیعت متداول سنتز DNA. این نیاز را کاهش می دهد مقدار از اطلاعات آنها در واقع می تواند نگه کاهش ذخیره سازی-تراکم شکاف بین آنها و تکنیک های جدید.

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>