人類の歴史を通じて、人々は楔形文字や彫り込まれた碑文からハードドライブやコンパクトディスクに至るまで、あらゆる種類のデータストレージシステムを考え出してきました。 しかし、それらにはすべて共通点が1つあります。ある時点で劣化します。
そのため、研究者たちは、ダイヤモンドやDNAなど、より耐久性のあるデータストレージを探しています。 The New York Timesの Gina Kolataによると 、科学者はCRISPR–Cas遺伝子編集技術を使用して生細胞のDNAに短い映画をエンコードしました。これは、健康データの細胞記録につながる可能性があります。 彼らは今週、 Nature誌に結果を発表しました。
DNAデータストレージの概念は比較的単純です。 デジタルファイルは基本的に一連の数字0と1を記録することで保存されますが、DNAは情報を4つの核酸塩基A、G、C、Tにエンコードすることで同じデータを保存できます。
科学のロバートサービスが報告しているように、科学者は2012年に遺伝学者がDNAで52, 000ワードの本を最初にエンコードしたときからまさにそれを行ってきました。 最初は非効率的でしたが、時間がたつにつれて技術は改善されました。 3月、研究者チームは、コンピューターのオペレーティングシステムとフィルムを含む6つのファイルをDNAの合成断片にエンコードしたと報告しました。
この最新の研究では、1878年に英国の写真家Eadweard Muybridgeが記録したギャロッピングの馬の映画を選びました。これは、これまでに記録された最初の映画の1つで、接地。
研究者はCRISPR-Casシステムを使用して、DNAを細菌に移しました。 このシステムは、細菌の免疫防御の力を利用して、細菌のDNAを変更します、とガーディアンの Ian Sampleは説明します。 ウイルスが侵入すると、バクテリアは酵素を送り出し、ウイルスの遺伝コードを切り離します。 また、ウイルスDNAのフラグメントを独自の構造に組み込んで、将来の攻撃に備えて侵入者を記憶します。 科学者はこのシステムを操作して、DNAのどの部分が細菌ゲノムに到達するかを制御できます。
研究者たちは、このビデオの5フレームブロックと手の画像（各画像のピクセルの陰影と位置を表す数字ベースの文字）を含むDNAの合成ストランドを作成しました。 「科学者はDNAの鎖を大腸菌に供給しました」とSampleは書いています。 「バグは、侵入したウイルスのようにDNAの細片を処理し、忠実にゲノムに追加しました。」
「馬の画像をエンコードした素材を一度に1フレーム配信しました」と、この研究の最初の著者であるハーバード大学の神経科学者セス・シップマンはSampleに語っています。 「その後、細菌の配列を決定する際に、ゲノムのどこにフレームがあるかを調べました。 これにより、フレームが表示される順序がわかりました。」
サンプルが報告しているように、研究者は細菌が1週間増殖することを許可し、DNAを何世代にもわたって受け渡しました。 彼らは細菌のゲノムを配列決定したときに、90％の精度でエンコードされた画像を再構築することができました。
ある日、 ロードオブザリングの 3部作をDNAにエンコードしておくのはクールですが、シップマンはこの特定の研究のポイントではないことをコラタに伝えます。 代わりに、彼は、この手法が、時間の経過とともに細胞からデータを収集できる分子記録計につながることを期待しています。
「細胞を歴史家に変えたい」とシップマンはプレスリリースで述べている。 「私たちは、今日のテクノロジーよりもはるかに小さく、より汎用性の高い生体記憶システムを構想しています。これは、時間をかけずに多くのイベントを非侵入的に追跡します。」
最終的に、Shipmanはこの技術を使用して脳の発達を研究したいと考えています。 これらの分子記録計は、イメージング技術や手術で脳細胞を観察しようとする代わりに、脳内のすべての細胞から経時的にデータを収集し、研究者がそれを解読できます。
しかし、その日はまだ道のりであり、現在の研究は概念の証明にすぎません。 「これが示すのは、情報を取得でき、情報を取得でき、タイミングがどのように機能するかを理解できることです」と、シップマンはサンプルに語ります。
Shipmanは健康に焦点を当てていますが、テクノロジーの世界でもこれらのDNA研究に注目しています。 MIT Technology ReviewのAntonio Regaladoは、Microsoftが5月にDNAストレージデバイスを開発中であり、10年の終わりまでに何らかのバージョンを稼働できるようにすると発表したと報告しています。 DNAストレージの利点は非常に明白です、とRegaladoは報告しています。 DNAはシリコンデバイスの1000倍も長持ちするだけでなく、1立方ミリメートルで5億バイトのデータを保持できます。 これまでに作成されたすべての映画は、シュガーキューブより小さいデバイスに保存できます。 最終的には、素晴らしい文献から休暇の写真まですべてを追跡するために必要な、エネルギーを大量に消費するデータセンターの日々を終わらせることができます。
