Израильтянин научился хранить информацию в ДНК, внедренной внутрь предметов

Группа исследователей во главе с профессором Янивом Эрлихом разработала новый способ хранения информации в ДНК, которая «вживляется» туда примерно так же, как вносятся данные в память компьютера.

Молекулы ДНК представляют собой своеобразное «руководство» по строительству клеток живых существ. Поэтому их отличает способность к хранению информации, намного превосходящая аналогичные возможности компьютера.

В последние годы исследователи разработали несколько способов хранения информации в ДНК.  Зарубежные и израильские ученые, в том числе и Эрлих, представили различные методы кодирования цифровой информации – фильмов, файлов и прочих документов – в синтетической ДНК. «Плотность, которую может обеспечить ДНК, превышает возможности любых других платформ, — объясняет Янив Эрлих. – В одном грамме ДНК можно разметить 215 петабайт (Петабайт — 10¹⁵ (квадриллион) байт). Для хранения такого объема информации необходима целая «ферма» серверов. А мы, при помощи ДНК, можем поместить ее, образно говоря, в одну пробирку. Кроме того, ДНК сохраняется на протяжении сотен тысяч лет. Все иные носители разрушаются спустя считанные годы или несколько десятков лет».

Профессор Эрлих занимает должность главного ученого в компании MyHeritage, но свое исследование он провел без ее поддержки. В ходе своей работы Эрлих сотрудничал с коллегами из университета Цюриха. Сейчас израильско-швейцарская группа исследователей пытается перейти к следующему этапу технологических разработок.

«В наши дни каждый носитель информации имеет свою геометрию, — рассказывает профессор Эрлих. – Диск – круглый, лента выглядит как длинная полоса. Для ДНК не существует пространственных ограничений. Поэтому с ее помощью можно складировать информацию в любой форме, в каждом объекте».

Исследователи называют этот метод «ДНК вещей» (подобно интернету вещей, исключающему из части действий и операций необходимость участия человека). Так, например, они разместили в ДНК ролик из YouTube, а затем рассеяли его по поверхности линз очков. «Эти линзы выглядели как самые обыкновенные, никто и подумать не мог, что они содержат какую-то информацию», — описывает эксперимент профессор Эрлих. При этом он отмечает, что размещенный в ДНК ролик был посвящен евреям Варшавского гетто, прятавшим архив в молочных бидонах.

В ходе другого эксперимента исследователи закодировали во фрагмент пластикового волокна файл – инструкцию по трехмерной печати. Этот фрагмент в смеси с обычной пластмассой был распечатан на трехмерном принтере в форме зайца. «Это был заяц с ДНК, разъясняющей, как следует его воспроизводить, — говорит Янив Эрлих. – Это напоминает природу любого биологического существа».

Исследователи взяли крошечный кусочек уха пластмассового зайца, растворили его, извлекли оттуда ДНК и, в полном соответствии с содержащейся там инструкцией, изготовили нового зайца.  В его ткань также была внедрена ДНК с инструкцией. Несколько раз повторив этот процесс, ученые создали пять поколений пластмассовых зайцев. «Так мы опробовали идею создания робота, способного воспроизводить самого себя, — рассказывает профессор Эрлих. – Кроме того, мы приняли решение хранить ДНК с зашифрованной в них информацией в миниатюрных стеклянных шариках – это наилучшим образом защищает их от возможных повреждений».

Как это можно использовать?

«Существует несколько вариантов практического применения результатов наших экспериментов, — говорит Янив Эрлих. – Можно, например, спрятать важные файлы в очках или в пуговице и пройти с ними любой, в том числе и пограничный, досмотр. Никто ничего не заподозрит. Помимо этого, мы думаем о создании объектов, содержащих инструкции по их воспроизведению. Можно делать автомобильные запчасти с закодированной в них информацией, можно делать имплантаты, содержащие все необходимые сведения о них в них самих».

Разумеется, все это пока относится к области фантастики. Пройдет еще немало времени, пока кодирование информации с помощью ДНК и ее последующее извлечение из различных объектов станет доступным для всех. Пока что речь идет о лабораторных экспериментах, в ходе которых бинарный код переводится в последовательность нуклеотидов нуклеиновой кислоты (которая представляет собой цепочку, составленную из четырех нуклеотидов в различной последовательности). После этого синтезируется ДНК, и ученые получают пробирку, в которой ДНК с огромным объемом информации. Чтобы извлечь ее, необходимо прочитать код ДНК и загрузить его в компьютер. После этого биологический код шифровки информации переводится в обычный, бинарный, и она вновь станет доступной для всех.

Саги Коэн, TheMarker, Б.Е. На снимке: Янив Эрлих. Фото: Томер Аппельбаум