Ce informații sunt în ADN
ADN-ul este o secvență de nucleotide. Sunt doar patru dintre ele:
- adenina,
- guanina,
- Timin,
- citozină.
Pentru a codifica informații, fiecăruia dintre ei i se atribuie un cod de cifre. De exemplu, timina - 0, guanina - 1, adenina - 2, citozina - 3.
Secvența de nucleotide permite„codifică” informații despre diferite tipuri de ARN Toate aceste tipuri de ARN sunt sintetizate pe un șablon ADN prin copierea unei secvențe de ADN într-o secvență de ARN sintetizată în timpul procesului de transcripție și participă la biosinteza proteinelor (procesul de traducere).
Pe lângă secvențele de codificare, ADN-ul celularconține secvențe care îndeplinesc funcții de reglementare și structurale. În plus, genomul eucariotelor conține deseori regiuni aparținând „paraziților genetici”, de exemplu, transpozoni.
Codificarea începe cu faptul că toate literele,numerele și imaginile sunt convertite în cod binar, adică o secvență de zerouri și unii și sunt deja convertite într-o secvență de nucleotide, adică un cod cuaternar.
Există multe modalități de a citi ADN-ul.Cea mai obișnuită tehnică este aceea că un lanț de molecule de ADN este copiat folosind baze, fiecare dintre ele având o marcă de culoare. Apoi, un detector foarte sensibil citește datele, iar computerul folosește culorile pentru a reconstrui secvența nucleotidică.
Cum apar noi informații în ADN
Acest lucru se face folosind tehnologia CRISPR-Cas9, numită și foarfece genetice. A fost dezvoltat acum opt ani și a fost distins cu Premiul Nobel pentru Chimie în 2020.
Anterior, era necesar să înregistrați informațiile pentru o lungă perioadă de timp și cu ajutorul unor echipamente speciale. Cu toate acestea, o echipă de oameni de știință de la Universitatea Columbia a automatizat acest proces.
Am reușit să învățăm celulele să vorbească cu un computer prin semnale electronice și astfel să descărcăm informații de pe orice mediu electronic.
Harris Wang, profesor de biologie a sistemelor
Autorii explică faptul că traduc traduceri binareun program de calculator ce permite utilizatorilor să administreze impulsuri electrice. La suprafața sa există receptori care percep aceste semnale și le traduc deja în limbajul ADN-ului, construind automat secvența genomică necesară.
Ca urmare, în lanțul ADN se adaugă următoarelenumită remorcă sau piesă suplimentară. Spre deosebire de informațiile digitale ale computerului, este un set de litere ale codului genetic, adică un cifru analogic, astfel că omul de știință compară acest segment cu o bandă magnetică.
Interacțiunea factorului de transcripție STAT3 cu ADN (prezentat ca helix albastru)
Cât de multe informații pot fi înregistrate în ADN
Utilizarea noilor tehnologii pentru angajațiUniversitatea Columbia a putut să codifice și să citească 2,14 megaocteți de informații. Densitatea finală de înregistrare fizică a fost de 215.000.000 de gigaocteți per gram de acid nucleic.
O tură a helixului ADN-ului B este de aproximativ 10 perechi de baze. Unul dintre fire va fi codificare deoarece al doilea este întotdeauna gratuit pentru primul.
Astfel, există 10 celule, fiecare dintre ele poate conține una dintre cele patru litere:
- A,
- T,
- G,
- Ts.
Când se utilizează cuaternar sau binardensitatea de codificare a informațiilor care codifică în ADN este de doi biți pe celulă, adică 20 de biți pe tură a helixului, a cărui dimensiune liniară este de aproximativ 3,4 nanometri în volum ~11 nanometri cubi este ceea ce poate fi notat.
Astăzi este posibil să se creeze procesoare în care 1 bit este scris în 10 nanometri. Astfel, în ADN, pe baza dimensiunilor liniare, este posibil să se înregistreze de aproximativ 60 de ori mai multe informații.
Cât de fiabil este să înregistrați informații despre ADN
În martie 2017, revista Science a publicat un articol al oamenilor de știință americani care au reușit să înregistreze 2*1017 octeți per gram de ADN. Biologii subliniază că nu au pierdut niciun octet.
Avantajele neîndoielnice ale înregistrării informațiilor pe ADN includ densitatea enormă de stocare a datelor, precum și stabilitatea purtătorului - deși numai la temperaturi scăzute.
În ADN, informațiile sunt înregistrate în analog tridimensionalformă, iar aceasta este cea mai stabilă formă. În această formă, datele pot fi stocate pentru sute de mii sau chiar milioane de ani, a spus profesorul de biologie a sistemelor Harris Wang.
concluzie
În ciuda tuturor avantajelor, tehnologia de înregistrareinformațiile despre ADN se află la stadiul inițial de dezvoltare. Astăzi, sinteza ADN-ului rămâne foarte costisitoare, așa că pentru un megaoctet de date înregistrate pe un „flash drive” ADN va trebui să plătiți aproximativ 3,5 mii de dolari.
Oamenii de știință nu au dezvoltat încă tehnologiatransfer automat de informații din ADN. De asemenea, este important să simplificați modul în care informațiile sunt transferate de la computer la celulă. În prezent, acesta folosește un flux de electroni, dar în viitor ar putea fi înlocuit cu altceva.
De exemplu, un câmp magnetic alternativ sau temperatura ambiantă. Sau chiar o rază obișnuită de lumină - la urma urmei, majoritatea organismelor vii au fotoreceptori.
Citeste mai mult:
Aisbergul gigant A74 se ciocnește de coasta Antarcticii
Pești cu dinți umani găsiți în Statele Unite
Căpușele sălbatice vor fi eliberate special în Rusia pentru combaterea dăunătorilor