¿Qué información hay en el ADN?
El ADN es una secuencia de nucleótidos. Sólo hay cuatro de ellos:
- adenina,
- guanina,
- Timín,
- citosina.
Para codificar la información, a cada uno de ellos se le asigna un código de dígitos. Por ejemplo, timina - 0, guanina - 1, adenina - 2, citosina - 3.
La secuencia de nucleótidos permite"codifican" información sobre diferentes tipos de ARN. Todos estos tipos de ARN se sintetizan en una plantilla de ADN copiando una secuencia de ADN en una secuencia de ARN sintetizada durante el proceso de transcripción y participan en la biosíntesis de proteínas (proceso de traducción).
Además de codificar secuencias, el ADN celularcontiene secuencias que realizan funciones reguladoras y estructurales. Además, el genoma de los eucariotas contiene a menudo regiones que pertenecen a "parásitos genéticos", por ejemplo, transposones.
La codificación comienza con el hecho de que todas las letras,los números y las imágenes se convierten en código binario, es decir, una secuencia de ceros y unos, y ya se convierten en una secuencia de nucleótidos, es decir, un código cuaternario.
Hay muchas formas de leer el ADN.La técnica más común consiste en copiar una cadena de moléculas de ADN utilizando bases, cada una de las cuales tiene una marca de color. Luego, un detector muy sensible lee los datos y la computadora usa los colores para reconstruir la secuencia de nucleótidos.
Cómo aparece la nueva información en el ADN
Esto se hace mediante la tecnología CRISPR-Cas9, también llamada tijera genética. Fue desarrollado hace ocho años y recibió el Premio Nobel de Química 2020.
Anteriormente, era necesario registrar información durante mucho tiempo y con la ayuda de equipos especiales. Sin embargo, un equipo de científicos de la Universidad de Columbia ha automatizado este proceso.
Logramos enseñar a las células a hablar con una computadora a través de señales electrónicas y así descargar información de cualquier medio electrónico.
Harris Wang, profesor de biología de sistemas
Los autores explican que están traduciendo binariosun programa de computadora en impulsos eléctricos que se envían a la célula. En su superficie hay receptores que perciben estas señales y ya las traducen al lenguaje del ADN, construyendo automáticamente la secuencia del genoma requerida.
Como resultado, se agrega lo siguiente a la cadena de ADNllamado remolque o pieza extra. A diferencia de la información de la computadora digital, es un conjunto de letras del código genético, es decir, un cifrado analógico, por lo que el científico compara este segmento con una cinta magnética.
Interacción del factor de transcripción STAT3 con el ADN (mostrado como una hélice azul)
¿Cuánta información se puede registrar en el ADN?
С помощью новой технологии сотрудников La Universidad de Columbia pudo codificar y leer 2,14 megabytes de información. La densidad de grabación física final fue de 215.000.000 de gigabytes por gramo de ácido nucleico.
Una vuelta de la hélice del ADN en forma B tiene aproximadamente 10 pares de bases. Uno de los hilos estará codificando porque el segundo siempre es complementario del primero.
Así, hay 10 celdas, cada una de las cuales puede contener una de cuatro letras:
- A,
- T,
- GRAMO,
- Ts.
Cuando se utiliza cuaternario o binarioLa densidad de codificación de la información codificada en el ADN es de dos bits por célula, es decir, 20 bits por vuelta de la hélice, cuyo tamaño lineal es de aproximadamente 3,4 nanómetros de volumen. ~11 nanómetros cúbicos es lo que se puede escribir.
Hoy en día es posible crear procesadores en los que 1 bit se escribe en 10 nanómetros. Así, en el ADN, basándose en las dimensiones lineales, es posible registrar unas 60 veces más información.
¿Qué tan confiable es registrar información sobre el ADN?
En marzo de 2017, la revista Science publicó un artículo de científicos estadounidenses que lograron registrar 2*1017 bytes por gramo de ADN. Los biólogos destacan que no han perdido ni un solo byte.
Las indudables ventajas de registrar información en el ADN incluyen la enorme densidad de almacenamiento de datos, así como la estabilidad del portador, aunque solo a bajas temperaturas.
En el ADN, la información se registra en un análogo tridimensional.forma, y esta es la forma más estable. De esta forma, los datos pueden almacenarse durante cientos de miles o incluso millones de años, afirmó el profesor de biología de sistemas Harris Wang.
Conclusión
A pesar de todas las ventajas, la tecnología de grabación.La información sobre el ADN se encuentra en la etapa inicial de su desarrollo. Hoy en día, la síntesis de ADN sigue siendo muy costosa, por lo que por un megabyte de datos registrados en una “unidad flash” de ADN habrá que pagar alrededor de 3,5 mil dólares.
Los científicos aún tienen que desarrollar la tecnología.Transferencia automática de información del ADN. También es importante simplificar la forma en que se transfiere la información desde la computadora al celular. Actualmente, esto utiliza una corriente de electrones, pero en el futuro podría ser reemplazado por otra cosa.
Por ejemplo, un campo magnético alterno o temperatura ambiente. O incluso un rayo de luz ordinario; después de todo, la mayoría de los organismos vivos tienen fotorreceptores.
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