Quelles informations sont dans l'ADN
L'ADN est une séquence de nucléotides. Il n'y en a que quatre :
- l'adénine,
- la guanine,
- Timin,
- cytosine.
Pour coder les informations, chacun d'eux se voit attribuer un code numérique. Par exemple, thymine - 0, guanine - 1, adénine - 2, cytosine - 3.
La séquence nucléotidique permet"coder" des informations sur différents types d'ARN. Tous ces types d'ARN sont synthétisés sur une matrice d'ADN en copiant une séquence d'ADN dans une séquence d'ARN synthétisée lors du processus de transcription, et participent à la biosynthèse des protéines (processus de traduction).
En plus des séquences codantes, l'ADN cellulairecontient des séquences qui remplissent des fonctions régulatrices et structurelles. De plus, le génome des eucaryotes contient souvent des régions appartenant à des « parasites génétiques », par exemple des transposons.
Le codage commence par le fait que toutes les lettres,les nombres et les images sont convertis en code binaire, c'est-à-dire une séquence de zéros et de uns, et ils sont déjà convertis en une séquence de nucléotides, c'est-à-dire un code quaternaire.
Il existe de nombreuses façons de lire l'ADN.La technique la plus courante consiste à copier une chaîne de molécules d'ADN à l'aide de bases, chacune ayant une marque de couleur. Ensuite, un détecteur très sensible lit les données et l'ordinateur utilise les couleurs pour reconstruire la séquence de nucléotides.
Comment de nouvelles informations apparaissent dans l'ADN
Cela se fait grâce à la technologie CRISPR-Cas9, également appelée ciseaux génétiques. Il a été développé il y a huit ans et a reçu le prix Nobel de chimie 2020.
Auparavant, il était nécessaire d'enregistrer des informations pendant une longue période et à l'aide d'un équipement spécial. Cependant, une équipe de scientifiques de l'Université Columbia a automatisé ce processus.
Nous avons réussi à apprendre aux cellules à parler à un ordinateur via des signaux électroniques et ainsi à télécharger des informations à partir de n'importe quel support électronique.
Harris Wang, professeur de biologie des systèmes
Les auteurs expliquent qu'ils traduisent des binairesun programme informatique en impulsions électriques qui sont envoyées à la cellule. À sa surface, des récepteurs perçoivent ces signaux et les traduisent déjà dans le langage de l'ADN, construisant automatiquement la séquence génomique requise.
En conséquence, ce qui suit est ajouté à la chaîne d'ADNappelé remorque ou pièce supplémentaire. Contrairement aux informations informatiques numériques, il s'agit d'un ensemble de lettres du code génétique, c'est-à-dire d'un chiffre analogique, de sorte que le scientifique compare ce segment avec une bande magnétique.
Interaction du facteur de transcription STAT3 avec l'ADN (représenté par une hélice bleue)
Combien d'informations peuvent être enregistrées dans l'ADN
Utiliser la nouvelle technologie des employésL'Université de Columbia a pu coder et lire 2,14 Mo d'informations. La densité physique finale de l'enregistrement était de 215 000 000 Go par gramme d'acide nucléique.
Un tour de l'hélice d'ADN de forme B correspond à environ 10 paires de bases. L'un des threads sera encodé car le second est toujours complémentaire du premier.
Il y a donc 10 cellules, chacune pouvant contenir l'une des quatre lettres suivantes :
- UN,
- T,
- G,
- Ts.
Lors de l'utilisation du quaternaire ou du binaireLa densité de codage des informations codées dans l'ADN est de deux bits par cellule, soit 20 bits par tour d'hélice dont la taille linéaire est d'environ 3,4 nanomètres en volume ~11 nanomètres cubes, c'est ce qui peut être écrit.
Aujourd'hui, il est possible de créer des processeurs dans lesquels 1 bit est écrit en 10 nanomètres. Ainsi, dans l'ADN, sur la base des dimensions linéaires, il est possible d'enregistrer environ 60 fois plus d'informations.
Quelle est la fiabilité d'enregistrer des informations sur l'ADN
En mars 2017, le magazine Science a publié un article rédigé par des scientifiques américains qui ont réussi à enregistrer 2*1017 octets par gramme d'ADN. Les biologistes soulignent qu’ils n’ont pas perdu un seul octet.
Les avantages incontestables de l'enregistrement d'informations sur l'ADN incluent l'énorme densité de stockage des données, ainsi que la stabilité du support - mais uniquement à basse température.
Dans l’ADN, les informations sont enregistrées sous forme analogique tridimensionnelleforme, et c’est la forme la plus stable. Sous cette forme, les données peuvent être stockées pendant des centaines de milliers, voire des millions d'années, a déclaré le professeur de biologie des systèmes Harris Wang.
Conclusion
Malgré tous les avantages, la technologie d'enregistrementles informations sur l'ADN en sont au stade initial de son développement. Aujourd'hui, la synthèse de l'ADN reste très coûteuse, donc pour un mégaoctet de données enregistrées sur une « clé USB » à ADN, vous devrez payer environ 3,5 mille dollars.
Les scientifiques doivent encore développer la technologietransfert automatique d'informations à partir de l'ADN. Il est également important de simplifier la manière dont les informations sont transférées de l’ordinateur vers la cellule. Actuellement, celui-ci utilise un flux d’électrons, mais à l’avenir, il pourrait être remplacé par autre chose.
Par exemple, un champ magnétique alternatif ou une température ambiante. Ou même un rayon de lumière ordinaire - après tout, la plupart des organismes vivants ont des photorécepteurs.
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