Koje se informacije nalaze u DNK
DNK je niz nukleotida. Ima ih samo četiri:
- adenin,
- guanin,
- Timin,
- citozin.
Za kodiranje informacija, svakom od njih dodijeljen je znamenkasti kod. Na primjer, timin - 0, gvanin - 1, adenin - 2, citozin - 3.
Niz nukleotida dopušta“kodiraju” informacije o različitim vrstama RNA.Sve ove vrste RNA sintetizirane su na DNA šablonu kopiranjem DNA sekvence u RNA sekvencu sintetiziranu tijekom procesa transkripcije, te sudjeluju u biosintezi proteina (translacijski proces).
Osim kodiranja sekvenci, DNK stanicesadrži nizove koji obavljaju regulatorne i strukturne funkcije. Osim toga, genom eukariota često sadrži regije koje pripadaju "genetskim parazitima", na primjer, transpozone.
Kodiranje počinje činjenicom da sva slova,brojevi i slike pretvaraju se u binarni kôd, odnosno niz nula i jedinica, a već su pretvoreni u niz nukleotida, odnosno kvartarni kôd.
Postoji mnogo načina za čitanje DNK.Najčešća tehnika je ta da se lanac molekula DNA kopira pomoću baza, od kojih svaka ima oznaku boje. Tada vrlo osjetljivi detektor čita podatke, a računalo koristi boje za rekonstrukciju nukleotidne sekvence.
Kako se nove informacije pojavljuju u DNK
To se radi pomoću tehnologije CRISPR-Cas9, koja se naziva i genetske škare. Razvijen je prije osam godina i nagrađen je Nobelovom nagradom za kemiju 2020.
Ranije je bilo potrebno dugo bilježiti podatke i uz pomoć posebne opreme. Međutim, tim znanstvenika sa Sveučilišta Columbia automatizirao je ovaj proces.
Uspjeli smo naučiti stanice da razgovaraju s računalom putem elektroničkih signala i tako preuzimaju informacije s bilo kojeg elektroničkog medija.
Harris Wang, profesor sistemske biologije
Autori objašnjavaju da prevode binarnoračunalni program u električne impulse koji se šalju u ćeliju. Na njegovoj površini nalaze se receptori koji percipiraju te signale i već ih prevode u jezik DNA, automatski gradeći potrebnu sekvencu genoma.
Kao rezultat toga, lancu DNA dodaje se sljedećenaziva prikolica ili dodatni komad. Za razliku od digitalnih računalnih informacija, to je skup slova genetskog koda, odnosno analogna šifra, pa znanstvenik ovaj segment uspoređuje s magnetskom trakom.
Interakcija transkripcijskog faktora STAT3 s DNA (prikazano kao plava spirala)
Koliko se informacija može zabilježiti u DNK
Korištenje nove tehnologije za zaposlenikeSveučilište Columbia uspjelo je kodirati i pročitati 2,14 megabajta informacija. Konačna fizička gustoća zapisa bila je 215.000.000 gigabajta po gramu nukleinske kiseline.
Jedan zavoj spirale B-forme DNK sastoji se od približno 10 parova baza. Jedna od niti će biti kodiranje jer drugo je uvijek komplementarno prvome.
Dakle, postoji 10 ćelija, od kojih svaka može sadržavati jedno od četiri slova:
- A,
- T,
- G,
- Ts.
Kada se koristi kvaternarni ili binarnigustoća kodiranja kodiranja informacija u DNK je dva bita po stanici, odnosno 20 bita po zavoju spirale, čija je linearna veličina volumena približno 3,4 nanometra ~11 kubičnih nanometara je ono što se može zapisati.
Danas je moguće stvoriti procesore u kojima je 1 bit zapisan u 10 nanometara. Tako je u DNA, na temelju linearnih dimenzija, moguće zabilježiti oko 60 puta više informacija.
Koliko je pouzdano bilježiti podatke o DNK
U ožujku 2017. časopis Science objavio je članak američkih znanstvenika koji su uspjeli zabilježiti 2*1017 bajtova po gramu DNK. Biolozi ističu da nisu izgubili niti jedan bajt.
Nesumnjive prednosti bilježenja informacija o DNK uključuju ogromnu gustoću pohrane podataka, kao i stabilnost nosača - iako samo na niskim temperaturama.
U DNK su informacije zabilježene u trodimenzionalnom analognom oblikuobliku, a to je najstabilniji oblik. U ovom obliku podaci se mogu pohraniti stotinama tisuća, pa čak i milijunima godina, rekao je profesor sistemske biologije Harris Wang
zaključak
Unatoč svim prednostima, tehnologija snimanjainformacije o DNK u početnoj su fazi razvoja. Danas je sinteza DNK i dalje vrlo skupa, pa ćete za megabajt podataka snimljenih na DNK “flash” morati platiti oko 3,5 tisuća dolara.
Znanstvenici tek trebaju razviti tehnologijuautomatski prijenos informacija iz DNK. Također je važno pojednostaviti način prijenosa informacija od računala do ćelije. Trenutno koristi tok elektrona, ali u budućnosti bi se mogao zamijeniti nečim drugim.
Na primjer, izmjenično magnetsko polje ili temperatura okoline. Ili čak obična zraka svjetlosti - uostalom, većina živih organizama ima fotoreceptore.
Čitaj više:
Divovski ledeni brijeg A74 sudario se s obalom Antarktika
U Sjedinjenim Državama pronađena je riba s ljudskim zubima
Divlji krpelji bit će posebno pušteni u Rusiji radi suzbijanja štetočina