Τι αποθηκευτικό μέσο θα έπρεπε να
χρησιμοποιήσουμε αν θέλουμε να αφήσουμε τις γνώσεις μας παρακαταθήκη για
τις επόμενες γενιές: μόρια DNA προστατευμένα μέσα σε γυάλινα σφαιρίδια,
προτείνουν ερευνητές.
Η γενετική πληροφορία είναι γραμμένη σε ψηφιακή μορφή, κωδικοποιημένη στα τέσσερα «γράμματα» του DNA: τις χημικές βάσεις Α (αδενίνη), T (θυμίνη), C (κυτοσίνη) και G (γουανίνη), οι οποίες συνδέονται σε σειρά στα μόρια του δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος.
Λόγω του μικρού μεγέθους αυτών των μορίων, η πυκνότητα της πληροφορίας είναι εξαιρετικά μεγάλη: μόλις ένα γραμμάριο DNA μπορεί θεωρητικά να αποθηκεύσει 455 exabyte, περισσότερη πληροφορία από ό,τι διατηρούν αποθηκευμένη η Google και το Facebook μαζί.
Δεδομένου ότι το DNA διαθέτει τέσσερα διαφορετικά ψηφία, οι πληροφορίες θα μπορούσαν να εγγραφούν στο τετραδικό σύστημα. Ωστόσο οι ερευνητές του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας στη Λωζάνη προτίμησαν να αποθηκεύσουν τα δεδομένα σε δυαδική μορφή, όπως συμβαίνει στους υπολογιστές. Οι βάσεις A και C αντιστοιχούν στο ψηφίο «0», ενώ οι βάσεις G και T αντιστοιχούν στο «1».
Σε πρώτη φάση, ο Ρόμπερτ Γκρας και οι συνεργάτες του δημιούργησαν συνθετικά μόρια DNA που κωδικοποιούσαν δύο ιστορικά κείμενα, τη Χάρτα Ίδρυσης της Ελβετικής Συνομοσπονδίας του 1291, και το Παλίμψηστο του Αρχιμήδη, ένα αντίγραφο αρχαιοελληνικών κειμένων που χρονολογείται στον 10 αιώνα. Το συνολικό μέγεθος των κειμένων ήταν 83 kilobytes.
Επόμενο βήμα των ερευνητών ήταν να προστατεύσουν το DNA από τη φθορά του χρόνου. Για να εμποδίσουν την επαφή των μορίων με το νερό, έκλεισαν το DNA μέσα σε μικροσκοπικά σφαιρίδια από γυαλί.
Προκειμένου να εξετάσουν τη σταθερότητα αυτού του ασυνήθιστου συστήματος αποθήκευσης, οι ερευνητές άφησαν για μια εβδομάδα τα γυάλινα σφαιρίδια σε υψηλές θερμοκρασίες μέχρι 70 βαθμούς -η θέρμανση επιτάχυνε αντιδράσεις που κανονικά θα χρειάζονταν χρόνια να ολοκληρωθούν.
Η θέρμανση προκάλεσε μικρές βλάβες στα μόρια, ωστόσο η ανάκτηση των εγγεγραμμένων πληροφοριών δεν συνάντησε κανένα πρόβλημα. Η «ανάγνωση» των δεδομένων πραγματοποιήθηκε με στάνταρτ τεχνικές προσδιορισμού της γενετικής αλληλουχίας.
Πέρα από την προστασία που παρείχε το γυαλί, ένας βασικός λόγος για την επιτυχή ανάγνωση των δεδομένων ήταν ότι οι ερευνητές είχαν εφαρμόσει μια στάνταρτ τεχνική για τη διόρθωση λαθών, η οποία ονομάζεται «κώδικας Ριντ-Σόλομον» και αφορά την αποθήκευση επιπλέον πληροφοριών δίπλα στα πραγματικά δεδομένα.
Ο Δρ Γκρας και η ομάδα του πιστεύουν ότι τέτοια σφαιρίδια με μόρια DNA θα μπορούσαν να διατηρούν τις αποθηκευμένες πληροφορίες ακόμα και για εκατομμύρια χρόνια, εφόσον η θερμοκρασία αποθήκευσης παραμένει σε χαμηλά επίπεδα.
Ο Γκρας θα ήθελε να αποθηκεύσει όλη τη γνώση που έχει συσσωρεύσει μέχρι σήμερα η ανθρωπότητα.
Το κόστος, όμως, θα ήταν σοβαρό εμπόδιο: για την δημιουργία μορίων DNA με μόλις 83 kilobyte πληροφορίας οι ερευνητές ξόδεψαν περίπου 1.000 ευρώ. Για ένα πλήρες αντίγραφο της Wikipedia, θα χρειάζονταν δισεκατομμύρια.
Η γενετική πληροφορία είναι γραμμένη σε ψηφιακή μορφή, κωδικοποιημένη στα τέσσερα «γράμματα» του DNA: τις χημικές βάσεις Α (αδενίνη), T (θυμίνη), C (κυτοσίνη) και G (γουανίνη), οι οποίες συνδέονται σε σειρά στα μόρια του δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος.
Λόγω του μικρού μεγέθους αυτών των μορίων, η πυκνότητα της πληροφορίας είναι εξαιρετικά μεγάλη: μόλις ένα γραμμάριο DNA μπορεί θεωρητικά να αποθηκεύσει 455 exabyte, περισσότερη πληροφορία από ό,τι διατηρούν αποθηκευμένη η Google και το Facebook μαζί.
Δεδομένου ότι το DNA διαθέτει τέσσερα διαφορετικά ψηφία, οι πληροφορίες θα μπορούσαν να εγγραφούν στο τετραδικό σύστημα. Ωστόσο οι ερευνητές του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας στη Λωζάνη προτίμησαν να αποθηκεύσουν τα δεδομένα σε δυαδική μορφή, όπως συμβαίνει στους υπολογιστές. Οι βάσεις A και C αντιστοιχούν στο ψηφίο «0», ενώ οι βάσεις G και T αντιστοιχούν στο «1».
Σε πρώτη φάση, ο Ρόμπερτ Γκρας και οι συνεργάτες του δημιούργησαν συνθετικά μόρια DNA που κωδικοποιούσαν δύο ιστορικά κείμενα, τη Χάρτα Ίδρυσης της Ελβετικής Συνομοσπονδίας του 1291, και το Παλίμψηστο του Αρχιμήδη, ένα αντίγραφο αρχαιοελληνικών κειμένων που χρονολογείται στον 10 αιώνα. Το συνολικό μέγεθος των κειμένων ήταν 83 kilobytes.
Επόμενο βήμα των ερευνητών ήταν να προστατεύσουν το DNA από τη φθορά του χρόνου. Για να εμποδίσουν την επαφή των μορίων με το νερό, έκλεισαν το DNA μέσα σε μικροσκοπικά σφαιρίδια από γυαλί.
Προκειμένου να εξετάσουν τη σταθερότητα αυτού του ασυνήθιστου συστήματος αποθήκευσης, οι ερευνητές άφησαν για μια εβδομάδα τα γυάλινα σφαιρίδια σε υψηλές θερμοκρασίες μέχρι 70 βαθμούς -η θέρμανση επιτάχυνε αντιδράσεις που κανονικά θα χρειάζονταν χρόνια να ολοκληρωθούν.
Η θέρμανση προκάλεσε μικρές βλάβες στα μόρια, ωστόσο η ανάκτηση των εγγεγραμμένων πληροφοριών δεν συνάντησε κανένα πρόβλημα. Η «ανάγνωση» των δεδομένων πραγματοποιήθηκε με στάνταρτ τεχνικές προσδιορισμού της γενετικής αλληλουχίας.
Πέρα από την προστασία που παρείχε το γυαλί, ένας βασικός λόγος για την επιτυχή ανάγνωση των δεδομένων ήταν ότι οι ερευνητές είχαν εφαρμόσει μια στάνταρτ τεχνική για τη διόρθωση λαθών, η οποία ονομάζεται «κώδικας Ριντ-Σόλομον» και αφορά την αποθήκευση επιπλέον πληροφοριών δίπλα στα πραγματικά δεδομένα.
Ο Δρ Γκρας και η ομάδα του πιστεύουν ότι τέτοια σφαιρίδια με μόρια DNA θα μπορούσαν να διατηρούν τις αποθηκευμένες πληροφορίες ακόμα και για εκατομμύρια χρόνια, εφόσον η θερμοκρασία αποθήκευσης παραμένει σε χαμηλά επίπεδα.
Ο Γκρας θα ήθελε να αποθηκεύσει όλη τη γνώση που έχει συσσωρεύσει μέχρι σήμερα η ανθρωπότητα.
Το κόστος, όμως, θα ήταν σοβαρό εμπόδιο: για την δημιουργία μορίων DNA με μόλις 83 kilobyte πληροφορίας οι ερευνητές ξόδεψαν περίπου 1.000 ευρώ. Για ένα πλήρες αντίγραφο της Wikipedia, θα χρειάζονταν δισεκατομμύρια.
Επιμέλεια: Βαγγέλης Πρατικάκης
0 Σχόλια