DNAにはどのような情報がありますか
DNA はヌクレオチドの配列です。それらは次の 4 つだけです。
- アデニン、
- グアニン、
- ティミン、
- シトシン。
情報をエンコードするために、それぞれに数字コードが割り当てられます。たとえば、チミン-0、グアニン-1、アデニン-2、シトシン-3。
ヌクレオチド配列により、これらすべてのタイプの RNA は、転写プロセス中に合成された RNA 配列に DNA 配列をコピーすることによって DNA テンプレート上に合成され、タンパク質の生合成 (翻訳プロセス) に参加します。
コード配列に加えて、細胞DNA規制および構造機能を実行するシーケンスが含まれています。さらに、真核生物のゲノムには、トランスポゾンなどの「遺伝的寄生虫」に属する領域が含まれていることがよくあります。
コーディングは、すべての文字が数字と画像は2進コード、つまり0と1のシーケンスに変換され、すでにヌクレオチドのシーケンス、つまり4進コードに変換されています。
DNAを読み取る方法はたくさんあります。最も一般的な手法は、DNA分子のチェーンが、それぞれにカラーマークが付いた塩基を使用してコピーされることです。次に、非常に感度の高い検出器がデータを読み取り、コンピューターが色を使用してヌクレオチド配列を再構築します。
DNAに新しい情報がどのように現れるか
これは、遺伝子はさみとも呼ばれる CRISPR-Cas9 テクノロジーを使用して行われます。 8年前に開発され、2020年のノーベル化学賞を受賞した。
以前は、特別な機器を使用して、長期間にわたって情報を記録する必要がありました。ただし、コロンビア大学の科学者チームがこのプロセスを自動化しました。
私たちは、電子信号を介してコンピューターと通信し、任意の電子媒体から情報をダウンロードするように細胞に教えることができました。
ハリス・ワン氏、システム生物学教授
著者は、バイナリを翻訳していると説明していますセルに送信される電気インパルスへのコンピュータプログラム。その表面には、これらの信号を認識し、すでにそれらをDNAの言語に翻訳し、必要なゲノム配列を自動的に構築する受容体があります。
その結果、以下がDNA鎖に追加されますトレーラーまたはエクストラピースと呼ばれます。デジタルコンピュータ情報とは異なり、それは遺伝暗号の文字のセット、つまりアナログ暗号であるため、科学者はこのセグメントを磁気テープと比較します。
転写因子STAT3とDNAの相互作用（青いらせんとして表示）
DNAに記録できる情報の量
新入社員のテクノロジーの活用コロンビア大学は、2.14 メガバイトの情報をエンコードして読み取ることができました。最終的な物理的記録密度は、核酸 1 グラムあたり 2 億 1,500,000 ギガバイトでした。
B型DNAヘリックスの1回転は約10塩基対です。スレッドの 1 つがエンコードすることになるため、 2 番目は常に最初のものを補完します。
したがって、セルは 10 個あり、各セルには次の 4 つの文字のいずれかを含めることができます。
- あ、
- Tさん
- G、
- NS。
4値または2値を使用する場合DNA における情報コーディングの密度は細胞あたり 2 ビット、つまりらせんの 1 回転あたり 20 ビットであり、その線形サイズは体積約 3.4 ナノメートルです。書き留めることができるのは、約 11 立方ナノメートルです。
今日では、1ビットが10ナノメートルで書き込まれるプロセッサを作成することが可能です。したがって、DNAでは、直線寸法に基づいて、約60倍の情報を記録することが可能です。
DNAに情報を記録することはどれほど信頼できるか
2017 年 3 月、サイエンス誌は、DNA 1 グラムあたり 2*1017 バイトを記録することに成功したアメリカの科学者による記事を掲載しました。生物学者は、一バイトも失われていないことを強調しています。
DNAに情報を記録することの疑いのない利点には、データの膨大な保存密度と、低温でのみではあるが、キャリアの安定性が含まれます。
DNA では、情報は 3 次元のアナログで記録されます。これが最も安定した形式です。システム生物学のハリス・ワン教授によると、この形式ではデータは数十万年、あるいは数百万年も保存できるという。
結論
あらゆる利点にもかかわらず、録音技術DNA に関する情報はまだ開発の初期段階にあり、DNA 合成は依然として非常に高価であるため、DNA の「フラッシュ ドライブ」に記録される 1 メガバイトのデータには約 3.5 千ドルを支払わなければなりません。
科学者たちはまだその技術を開発していないDNAからの情報の自動転送。情報をコンピューターからセルに転送する方法を簡素化することも重要です。現在、これには電子の流れが使用されていますが、将来的には他のものに置き換えられる可能性があります。
たとえば、交流磁場または周囲温度。または通常の光線でさえ-結局のところ、ほとんどの生物は光受容体を持っています。
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