Учени са създали основата на бъдещите ДНК компютри, които едновременно ще съхраняват и обработват данни

Записването на информация в ДНК обещава да увеличи значително плътността на цифровите архиви, а способността на тези молекули да възпроизвеждат последователности от нуклеотидни бази е сравнима с редактирането и изпълнението на код.

Доскоро учените успяваха или в едното, или в другото, което е далеч от идеала за създаване на биокомпютри за едновременно съхранение и обработка на информация. Учени от САЩ обаче твърдят, че имат решение.

Според изследователите от Университета на Северна Каролина (NC) и Университета „Джонс Хопкинс“ те са създали буквален предшественик на всички ДНК компютри на бъдещето – система, която осигурява пълен набор от изчислителни функции с помощта на нишки нуклеинова киселина, като съхраняване, четене, изтриване, преместване и презаписване на данни, както и управление на тези функции, както го прави конвенционален програмируем компютър.

„Смяташе се, че макар съхраняването на данни в ДНК да може да бъде полезно за дългосрочно съхранение на информация, ще бъде трудно или невъзможно да се разработи ДНК технология, която да покрива пълния набор от операции, присъщи на конвенционалните електронни устройства. Ние обаче доказахме, че тези ДНК-базирани технологии са жизнеспособни, защото ги създадохме“.

обясняват авторите на статията

Разработката се основава на технологията за подредено или дори йерархично разпределение на ДНК, докато обикновено учените работят с ДНК, която свободно плува в разтвори.

За тази цел учените са създали разклонена „влакнеста“ структура от полимер подобен на дендриколоид с диаметър 50 микрона. ДНК сякаш е вплетена в дървовидната структура на полимерните нишки, което позволява например да се опрости изтриването и презаписването на определени области, както се работи с твърд диск.

В същото време четенето не унищожаваше ДНК информацията, тъй като тя се извличаше от базата чрез възпроизвеждане на необходимите участъци в РНК – естествена функция, присъща на механизма на дублиране с помощта на ДНК в продължение на милиарди години. Едно от най-важните открития беше начинът, който учените намериха, за да разграничат ДНК от базата (от влакната, в които са вградени тези молекули). След това учените показаха, че е възможно да се извършват изчисления с тези данни (с нуклеотидните бази) като на обикновен компютър.

Изкуственото стареене на пробите показа, че при температура 4°C информацията може да се запази до 6000 години, а при замразяване до -18°C – до 2 милиона години. В един кубичен сантиметър предложеният субстрат (дендриколоид) ще може да съхранява до 10 байта данни. Това е добро приложение за разширяване на капацитета за дългосрочно съхранение на архиви, които биха могли да надживеят повече от една цивилизация на Земята.