Καθώς ο ρυθμός δημιουργίας δεδομένων από την ανθρωπότητα αυξάνεται εκθετικά με την άνοδο της Τεχνητής Νοημοσύνης, οι επιστήμονες ενδιαφέρονται για το DNA ως τρόπο αποθήκευσης ψηφιακών πληροφοριών.

Εξάλλου, το DNA είναι ο τρόπος της φύσης για την αποθήκευση δεδομένων. Κωδικοποιεί γενετικές πληροφορίες και καθορίζει το σχέδιο κάθε ζωντανού οργανισμού στη Γη.

Και το DNA είναι τουλάχιστον 1.000 φορές πιο συμπαγές από τους σκληρούς δίσκους στερεάς κατάστασης.

Για να καταδείξουν πόσο συμπαγές είναι, οι ερευνητές κωδικοποίησαν προηγουμένως όλα τα 154 σονέτα του Σαίξπηρ, 52 σελίδες μουσικής του Μότσαρτ και ένα επεισόδιο της σειράς του Netflix «Biohackers» σε μικροσκοπικές ποσότητες DNA.

Αλλά αυτά ήταν ερευνητικά προγράμματα ή κόλπα των μέσων ενημέρωσης. Η αποθήκευση δεδομένων DNA δεν είναι ακόμη ακριβώς mainstream, αλλά ίσως πλησιάζει.

Τώρα μπορείς να αγοράσεις αυτό που μπορεί να είναι το πρώτο εμπορικά διαθέσιμο βιβλίο γραμμένο σε DNA. Η Asimov Press παρουσίασε για πρώτη φορά μια ανθολογία δοκιμίων βιοτεχνολογίας και ιστοριών επιστημονικής φαντασίας, κωδικοποιημένων σε αλυσίδες DNA.

Με αντίτιμο 60 δολάρια, μπορείς να αποκτήσεις ένα φυσικό αντίγραφο του βιβλίου καθώς και την έκδοση με νουκλεϊκό οξύ – μια μεταλλική κάψουλα γεμάτη με αποξηραμένο DNA.

Για την κωδικοποίηση του βιβλίου σε DNA, η Asimov Press συνεργάστηκε με την εταιρεία Catalog με έδρα τη Βοστώνη, η οποία δημιούργησε περίπου 500.000 μοναδικά μόρια DNA για την κωδικοποίηση των 240 σελίδων του βιβλίου, που αντιστοιχούν σε 481.280 bytes δεδομένων.

Η παραδοσιακή αποθήκευση δεδομένων DNA λειτουργεί με τη μετατροπή του δυαδικού κώδικα 0 και 1 ενός ψηφιακού αρχείου σε As, Cs, G και Ts – τα δομικά στοιχεία του DNA.

Οι προσαρμοσμένες αλυσίδες DNA συντίθενται χημικά γράμμα προς γράμμα, ώστε να ταιριάζουν με την επιθυμητή αλληλουχία.

Η Catalog αντ’ αυτού χρησιμοποιεί μια μέθοδο που ονομάζεται συνδυαστική συναρμολόγηση, την οποία η εταιρεία παρομοιάζει με την τυπογραφική μηχανή του Γουτεμβέργιου.

Παρόμοια με τον τρόπο με τον οποίο τα κινητά γράμματα μπορούν να τοποθετηθούν για να σχηματίσουν λέξεις, η Catalog δημιούργησε ένα αλφάβητο από κομμάτια DNA που μπορούν να συναρμολογηθούν για να αναπαραστήσουν bδυαδικά ψηφία (bits).

Η εταιρεία κατασκευάζει αυτά τα κομμάτια DNA μαζικά και στη συνέχεια χρησιμοποιεί ένζυμα για να κωδικοποιήσει πληροφορίες σε αυτά.

Ο David Turek, επικεφαλής τεχνολογίας της Catalog, δήλωσε ότι το κόστος για την κωδικοποίηση του βιβλίου σε DNA και την κατασκευή 1.000 αντιγράφων ανέρχεται σε μερικές χιλιάδες δολάρια.

«Πρόκειται για μια περίπτωση όπου κωδικοποιείς κάτι στο DNA μία φορά και μπορείς να φτιάξεις όσα αντίγραφα θέλεις χρησιμοποιώντας τα εργαλεία της μοριακής βιολογίας», λέει. «Είναι αρκετά εύκολο να το κάνεις αυτό σε όγκο».

Το 2023, η γαλλική εταιρεία Biomemory άρχισε να προσφέρει μια κάρτα αποθήκευσης DNA αξίας 1.000 δολαρίων που επιτρέπει στους πελάτες να αποθηκεύουν περίπου ένα kilobyte δεδομένων, που ισοδυναμεί με ένα σύντομο email, της επιλογής τους.

Εκείνη την εποχή, ο διευθύνων σύμβουλος Erfane Arwani δήλωνε στο WIRED ότι η προσφορά ήταν ένα πείραμα για τη μέτρηση του ενδιαφέροντος των καταναλωτών για την αποθήκευση δεδομένων DNA. «Θέλαμε να αποδείξουμε ότι η διαδικασία μας είναι έτοιμη να παρουσιαστεί στον κόσμο», είπε.

Διαβασε ακομα

Η αλήθεια για τα θύματα της Πομπηίας που βρέθηκαν αγκαλιασμένα

Οι κάρτες ήταν ακριβές ωστόσο, καθώς η σύνθεση του DNA εξακολουθεί να είναι μια αρκετά αργή και δαπανηρή διαδικασία.

Η Catalog ισχυρίζεται ότι η συνδυαστική της προσέγγιση είναι πιο αποτελεσματική. Η κατασκευή πανομοιότυπων αντιγράφων του ίδιου βιβλίου οδήγησε επίσης την τιμή προς τα κάτω.

Αφού η Catalog έκανε την κωδικοποίηση, τα μόρια DNA αποξηράνθηκαν σε σκόνη και στάλθηκαν στη Γαλλία, όπου η εταιρεία βιολογικής αποθήκευσης Imagene πακετάρισε τα μόρια σε κάψουλες από ανοξείδωτο χάλυβα με αδρανή εσωτερική ατμόσφαιρα, που σημαίνει ότι δεν υπάρχει οξυγόνο ή υγρασία στο εσωτερικό τους.

Σε αυτήν την κατάσταση, το DNA στο εσωτερικό μπορεί να διατηρηθεί για χιλιάδες χρόνια.

Τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στο DNA «διαβάζονται» με μια μηχανή αλληλουχίας, η οποία καθορίζει τη σειρά αυτών των As, Cs, G και Ts.

Η εταιρεία αλληλούχισης Plasmidsaurus με έδρα το Σαν Φρανσίσκο ανέλαβε να κάνει αυτή την αποκωδικοποίηση, ενώ η αλληλουχία του DNA είναι διαθέσιμη στους πελάτες που αγοράζουν το βιβλίο.

«Πολύ συχνά, η βιοτεχνολογία είναι κρυμμένη, κάπως πίσω από τις κουρτίνες», λέει ο Niko McCarty, εκ των ιδρυτών της Asimov Press.

Ο ίδιος και ο αρχισυντάκτης Xander Balwit συνέλαβαν το project του βιβλίου DNA επειδή «ήθελαν οι άνθρωποι να νιώσουν τη βιοτεχνολογία». Λέει ότι η Asimov Press έχει πουλήσει σχεδόν 500 προπαραγγελίες μέχρι στιγμής.

"An Entire Book Was Written in DNA—and You Can Buy It for $60."

Our @AsimovPress book was just featured in @WIRED magazine!

(Pre-orders are still open, by the way. We're shipping books out in February.) pic.twitter.com/RPyaMqBRKE

— Niko McCarty 🧫 (@NikoMcCarty) January 16, 2025

Η δυνατότητα να τοποθετηθεί μια κάψουλα γεμάτη DNA σε ένα ράφι ή σε ένα συρτάρι και να ξεχαστεί είναι ένα σημαντικό μέρος της ελκυστικότητάς του ως μέσο αποθήκευσης.

Ο Turek λέει ότι το DNA θα μπορούσε ενδεχομένως να αντικαταστήσει τα εκτεταμένα, ενεργοβόρα κέντρα δεδομένων.

Σε αντίθεση με την αποθήκευση δεδομένων σε διακομιστές, η οποία απαιτεί συνεχή χρήση ενέργειας, το DNA μπορεί να παραμείνει σε ένα ράφι για χρόνια χωρίς να χρειάζεται ενέργεια μέχρι να ανακτηθούν τα δεδομένα αυτά.

Φυσικά, αυτό σημαίνει ότι το DNA δεν είναι το ιδανικό μέσο για την αποθήκευση δεδομένων στα οποία υπάρχει συχνή πρόσβαση. Αλλά οι ερευνητές φαντάζονται ότι θα μπορούσε να είναι ένας ιδανικός τρόπος για τη διατήρηση μεγάλων ποσοτήτων αρχειακών δεδομένων.

«Αυτή θα είναι μια τεχνολογία που θα επιτεθεί πραγματικά στο ενεργειακό πρόβλημα αρκετά κατά μέτωπο», λέει ο Turek.

Με πληροφορίες από wired