Quais informações estão no DNA
O DNA é uma sequência de nucleotídeos. Existem apenas quatro deles:
- adenina,
- guanina,
- Timin,
- citosina.
Para codificar as informações, cada um deles recebe um código de dígito. Por exemplo, timina - 0, guanina - 1, adenina - 2, citosina - 3.
A sequência de nucleotídeos permite"codificam" informações sobre diferentes tipos de RNA. Todos esses tipos de RNA são sintetizados em um modelo de DNA, copiando uma sequência de DNA em uma sequência de RNA sintetizada durante o processo de transcrição, e participam da biossíntese de proteínas (processo de tradução).
Além de sequências de codificação, o DNA celularcontém sequências que executam funções regulatórias e estruturais. Além disso, o genoma dos eucariotos freqüentemente contém regiões pertencentes a "parasitas genéticos", por exemplo, transposons.
A codificação começa com o fato de que todas as letras,цифры и изображения переводят в двоичный код, то есть последовательность нулей и единиц, а их уже — в последовательность нуклеотидов, то есть четверичный код.
Считывать ДНК можно по-разному.A técnica mais comum é que uma cadeia de moléculas de DNA seja copiada usando bases, cada uma com uma marca colorida. Em seguida, um detector muito sensível lê os dados e o computador usa as cores para reconstruir a sequência de nucleotídeos.
Como novas informações aparecem no DNA
Isso é feito usando a tecnologia CRISPR-Cas9, também chamada de tesoura genética. Foi desenvolvido há oito anos e recebeu o Prêmio Nobel de Química de 2020.
Anteriormente, era necessário registrar as informações por muito tempo e com o auxílio de equipamentos especiais. No entanto, uma equipe de cientistas da Universidade de Columbia automatizou esse processo.
Conseguimos ensinar as células a se comunicarem com um computador por meio de sinais eletrônicos e, assim, baixar informações de qualquer meio eletrônico.
Harris Wang, professor de biologia de sistemas
Os autores explicam que estão traduzindo bináriosum programa de computador em impulsos elétricos que são enviados para a célula. Em sua superfície existem receptores que percebem esses sinais e já os traduzem para a linguagem do DNA, construindo automaticamente a seqüência necessária do genoma.
Como resultado, o seguinte é adicionado à cadeia de DNAchamado trailer ou peça extra. Ao contrário da informação digital do computador, é um conjunto de letras do código genético, ou seja, uma cifra analógica, por isso o cientista compara esse segmento com uma fita magnética.
Interação do fator de transcrição STAT3 com DNA (mostrado como uma hélice azul)
Quanta informação pode ser registrada no DNA
Usando nova tecnologia para funcionáriosA Universidade de Columbia foi capaz de codificar e ler 2,14 megabytes de informações. A densidade final de gravação física foi de 215 milhões de gigabytes por grama de ácido nucléico.
Uma volta da hélice do DNA na forma B tem aproximadamente 10 pares de bases. Um dos threads estará codificando porque o segundo é sempre complementar ao primeiro.
Assim, existem 10 células, cada uma das quais pode conter uma das quatro letras:
- A,
- T,
- G,
- Ts.
Ao usar quaternário ou binárioa densidade de codificação da codificação da informação no DNA é de dois bits por célula, ou seja, 20 bits por volta da hélice, cujo tamanho linear é de aproximadamente 3,4 nanômetros de volume ~11 nanômetros cúbicos é o que pode ser anotado.
Hoje é possível criar processadores nos quais 1 bit é escrito em 10 nanômetros. Assim, no DNA, com base nas dimensões lineares, é possível registrar cerca de 60 vezes mais informações.
Quão confiável é registrar informações sobre DNA
Em março de 2017, a revista Science publicou um artigo de cientistas americanos que conseguiram registrar 2*1.017 bytes por grama de DNA. Os biólogos enfatizam que não perderam um único byte.
As vantagens indiscutíveis de registrar informações no DNA incluem a enorme densidade de armazenamento de dados, bem como a estabilidade do portador - embora apenas em baixas temperaturas.
No DNA, a informação é registrada em forma análoga tridimensionalforma, e esta é a forma mais estável. Desta forma, os dados podem ser armazenados por centenas de milhares, ou mesmo milhões de anos, disse o professor de Biologia de Sistemas Harris Wang.
Conclusão
Apesar de todas as vantagens, a tecnologia de gravaçãoas informações sobre o DNA estão no estágio inicial de seu desenvolvimento. Hoje, a síntese de DNA continua muito cara, então por um megabyte de dados registrados em um “flash drive” de DNA você terá que pagar cerca de 3,5 mil dólares.
Os cientistas ainda não desenvolveram a tecnologiatransferência automática de informações do DNA. Também é importante simplificar a forma como as informações são transferidas do computador para a célula. Atualmente, isso usa um fluxo de elétrons, mas no futuro poderá ser substituído por outra coisa.
Por exemplo, um campo magnético alternado ou temperatura ambiente. Ou mesmo um raio de luz comum - afinal, a maioria dos organismos vivos possui fotorreceptores.
Consulte Mais informação:
Iceberg gigante A74 colide com a costa da Antártica
Peixes com dentes humanos encontrados nos Estados Unidos
Carrapatos selvagens serão especialmente liberados na Rússia para controle de pragas