Mänskligheten har ett stort datalagringsproblem. Under de senaste två åren har människor skapat mer information än i tidigare historia. Och den här informationsströmmen kommer snart att överträffa hårddiskarnas kapacitet.
Forskarna säger att de har hittat ett nytt sätt att koda digital information i DNA. Ett gram DNA kan lagra 215 petabyte (215 miljoner gigabyte) data. Således kommer all information som någonsin skapats av människan att uppta en container på storleken på ett par lastbilar.
DNA har många fördelar för lagring av digital information. Den är ultrakompakt och kan lagras i tusentals år på en sval, torr plats. Och människor kommer alltid att kunna dechiffrera det. "DNA bryts inte ned med tiden som kassetter eller skivor, och det kommer inte att bli föråldrat", säger Yaniv Ehrlich, en forskare vid Columbia University (USA).
Forskare har bevarat digital information i DNA sedan 2012, när genetiker vid Harvard University (USA) George Church, Sree Kosuri och deras kollegor kodade en bok på 52 tusen ord i tusentals DNA-fragment med hjälp av strängar från alfabetet med fyra bokstäver - A, G, T och C för att koda nollor och enheter i den digitaliserade filen.
Detta krypteringssystem var relativt ineffektivt och kunde bara lagra 1,28 petabyte per gram DNA. Andra tillvägagångssätt har fungerat bättre. Men ingen tillät DNA att behålla mer än hälften av sin maximala kapacitet. DNA tål cirka 1,8 bitar per DNA-nukleotid (antalet når inte 2 bitar på grund av sällsynta men oundvikliga läs- och skrivfel).
Ehrlich bestämde sig för att han skulle komma närmare denna gräns. Så han och Dina Zilinski vände sig till algoritmerna som användes för att kryptera och dekryptera information. De började med 6 filer, som inkluderade ett komplett datoroperativsystem, ett datavirus, en fransk film från 1895 med titeln Arrival of a Train at La Ciotat och en 1948-studie av teoretikern Claude Shannon. Först konverterade forskarna filerna till binära strängar av enor och nollor, komprimerade dem till en basfil och delade sedan data i korta strängar av binär kod. De utvecklade en algoritm som kallas "Fountain of DNA" som slumpmässigt packar kedjor i så kallade "blobs". Forskarna lade till ytterligare taggar till dessa så att de kunde byggas om senare i rätt ordning. Totalt har forskare genererat en digital lista med 72 tusen DNA-strängar,var 200 tecken långa.
Kampanjvideo:
De skickade dem som textfiler till Twist Bioscience-start i Kalifornien, där de syntetiserade DNA-strängar. Två veckor senare fick Ehrlich och Zilinski en ampull med en bit DNA i posten, där deras filer krypterades. För att dechiffrera dem använde forskare modern DNA-sekvenseringsteknik. Sekvenserna skickades till en dator som översatte den genetiska koden tillbaka till binär och använde taggarna för att återmontera de sex originalfilerna. Tekniken fungerade så bra att de nya filerna var felfria.
Kosuri och Ehrlich noterade dock att den nya metoden inte är redo för storskalig användning. De spenderade 7 tusen dollar för att syntetisera 2 megabyte information till filer och ytterligare 2 tusen dollar för att läsa den. Jämfört med andra former av datalagring är skrivning och läsning från DNA relativt långsam.
