Hvilken informasjon er det i DNA
DNA er en sekvens av nukleotider. Det er bare fire av dem:
- adenin,
- guanin,
- Timin,
- cytosin.
For å kode informasjon tildeles hver av dem en sifferkode. For eksempel tymin - 0, guanin - 1, adenin - 2, cytosin - 3.
Nukleotidsekvensen tillater"koder" informasjon om ulike typer RNA Alle disse typene RNA syntetiseres på en DNA-mal ved å kopiere en DNA-sekvens til en RNA-sekvens syntetisert under transkripsjonsprosessen, og deltar i proteinbiosyntese (translasjonsprosess).
I tillegg til kodende sekvenser, celle -DNAinneholder sekvenser som utfører regulatoriske og strukturelle funksjoner. I tillegg inneholder genomet til eukaryoter ofte regioner som tilhører "genetiske parasitter", for eksempel transposoner.
Kodingen begynner med at alle bokstaver,tall og bilder konverteres til en binær kode, det vil si en sekvens av nuller og ener, og de er allerede konvertert til en sekvens av nukleotider, det vil si en kvartær kode.
Det er mange måter å lese DNA på.Den vanligste teknikken er at en kjede av DNA -molekyler kopieres ved hjelp av baser, som hver har et fargemerke. Deretter leser en veldig sensitiv detektor dataene, og datamaskinen bruker fargene til å rekonstruere nukleotidsekvensen.
Hvordan ny informasjon vises i DNA
Dette gjøres ved hjelp av CRISPR-Cas9-teknologi, også kalt genetisk saks. Den ble utviklet for åtte år siden og ble tildelt Nobelprisen i kjemi i 2020.
Tidligere var det nødvendig å registrere informasjon i lang tid og ved hjelp av spesialutstyr. Imidlertid har et team av forskere fra Columbia University automatisert denne prosessen.
Vi klarte å lære cellene å snakke med en datamaskin gjennom elektroniske signaler og dermed laste ned informasjon fra ethvert elektronisk medium.
Harris Wang, professor i systembiologi
Forfatterne forklarer at de oversetter binærtet dataprogram til elektriske impulser som sendes til cellen. På overflaten er det reseptorer som oppfatter disse signalene og allerede oversetter dem til språket til DNA, og automatisk bygger den nødvendige genom -sekvensen.
Som et resultat blir følgende lagt til i DNA -kjedenkalt trailer eller ekstra stykke. I motsetning til digital datamaskininformasjon, er det et sett med bokstaver i den genetiske koden, det vil si en analog chiffer, så forskeren sammenligner dette segmentet med et magnetbånd.
Interaksjon av transkripsjonsfaktoren STAT3 med DNA (vist som en blå helix)
Hvor mye informasjon kan registreres i DNA
Bruke ny medarbeiderteknologiColumbia University var i stand til å kode og lese 2,14 megabyte med informasjon. Den endelige fysiske registreringstettheten var 215 000 000 gigabyte per gram nukleinsyre.
En omdreining av B-form DNA-helix er omtrent 10 basepar. En av trådene vil være koding pga den andre er alltid gratis til den første.
Dermed er det 10 celler, som hver kan inneholde en av fire bokstaver:
- EN,
- T,
- G,
- Ts.
Når du bruker kvartær eller binærkodetetthet av informasjon koding i DNA er to bits per celle, det vil si 20 bits per omdreining av helixen, hvis lineære størrelse er omtrent 3,4 nanometer i volum ~11 kubikk nanometer er det som kan skrives ned.
I dag er det mulig å lage prosessorer der 1 bit er skrevet på 10 nanometer. Dermed er det i DNA, basert på de lineære dimensjonene, mulig å registrere omtrent 60 ganger mer informasjon.
Hvor pålitelig er det å registrere informasjon om DNA
I mars 2017 publiserte magasinet Science en artikkel av amerikanske forskere som klarte å registrere 2*1017 byte per gram DNA. Biologer understreker at de ikke har mistet en eneste byte.
De utvilsomme fordelene ved å registrere informasjon om DNA inkluderer den enorme datalagringstettheten, så vel som bærerens stabilitet - om enn bare ved lave temperaturer.
I DNA registreres informasjon i tredimensjonal analogform, og dette er den mest stabile formen. I denne formen kan data lagres i hundretusener, eller til og med millioner av år, sa professor i systembiologi Harris Wang
konklusjon
Til tross for alle fordelene, opptaksteknologiinformasjon om DNA er på det innledende stadiet av utviklingen. I dag er DNA-syntese fortsatt svært kostbart, så for en megabyte med data registrert på en DNA-flash-stasjon må du betale rundt 3,5 tusen dollar.
Forskere har ennå ikke utviklet teknologienautomatisk overføring av informasjon fra DNA. Det er også viktig å forenkle måten informasjon overføres fra datamaskinen til cellen. Foreløpig bruker denne en strøm av elektroner, men i fremtiden kan den bli erstattet av noe annet.
For eksempel et vekslende magnetfelt eller omgivelsestemperatur. Eller til og med en vanlig lysstråle - tross alt har de fleste levende organismer fotoreseptorer.
Les mer:
Det gigantiske isfjellet A74 kolliderer med kysten av Antarktis
Fisk med menneskelige tenner funnet i USA
Villflått vil bli sluppet spesielt ut i Russland for skadedyrbekjempelse