L'umanità ha un enorme problema di archiviazione dei dati. Negli ultimi due anni, le persone hanno creato più informazioni che in tutta la storia precedente. E questo flusso di informazioni supererà presto la capacità dei dischi rigidi.
I ricercatori affermano di aver trovato un nuovo modo per codificare le informazioni digitali nel DNA. Un grammo di DNA può memorizzare 215 petabyte (215 milioni di gigabyte) di dati. Pertanto, tutte le informazioni mai create dall'uomo occuperanno un container delle dimensioni di un paio di camion.
Il DNA ha molti vantaggi per la memorizzazione delle informazioni digitali. È ultra compatto e può essere conservato per migliaia di anni in un luogo fresco e asciutto. E le persone saranno sempre in grado di decifrarlo. "Il DNA non si degrada nel tempo come le cassette o i dischi e non diventerà obsoleto", afferma Yaniv Ehrlich, scienziato della Columbia University (USA).
Gli scienziati preservano le informazioni digitali nel DNA dal 2012, quando i genetisti dell'Università di Harvard (USA) George Church, Sree Kosuri ei loro colleghi hanno crittografato un libro di 52mila parole in migliaia di frammenti di DNA usando filamenti dell'alfabeto di quattro lettere - A, G, T e C per codificare gli zeri e gli uno del file digitalizzato.
Questo sistema di crittografia era relativamente inefficace e poteva memorizzare solo 1,28 petabyte per grammo di DNA. Altri approcci hanno funzionato meglio. Ma nessuno ha permesso al DNA di conservare più della metà della sua capacità massima. Il DNA può sostenere circa 1,8 bit per nucleotide di DNA (il numero non raggiunge i 2 bit a causa di errori di lettura e scrittura rari ma inevitabili).
Ehrlich ha deciso che si sarebbe avvicinato a questo limite. Pertanto, lui e Dina Zilinski si sono rivolti agli algoritmi utilizzati per crittografare e decrittografare le informazioni. Hanno iniziato con 6 file, che includevano un sistema operativo completo per computer, un virus informatico, un film francese del 1895 intitolato Arrivo di un treno a La Ciotat e uno studio del 1948 del teorico Claude Shannon. In primo luogo, gli scienziati hanno convertito i file in stringhe binarie di uno e zero, li hanno compressi in un file di base e poi hanno diviso i dati in brevi stringhe di codice binario. Hanno sviluppato un algoritmo chiamato "Fountain of DNA", che impacchetta casualmente le catene in cosiddetti "blob". I ricercatori hanno aggiunto tag aggiuntivi a questi in modo che potessero essere ricostruiti in seguito nell'ordine corretto. In totale, gli scienziati hanno generato un elenco digitale di 72mila filamenti di DNA,ogni 200 caratteri.
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Li hanno inviati come file di testo alla startup Twist Bioscience in California, dove hanno sintetizzato i filamenti di DNA. Due settimane dopo, Ehrlich e Zilinski hanno ricevuto per posta un'ampolla con un pezzo di DNA, in cui i loro file erano crittografati. Per decifrarli, gli scienziati hanno utilizzato la moderna tecnologia di sequenziamento del DNA. Le sequenze sono state inviate a un computer, che ha tradotto il codice genetico in binario e ha utilizzato i tag per riassemblare i sei file originali. La tecnologia funzionava così bene che i nuovi file erano privi di errori.
Tuttavia, Kosuri ed Ehrlich hanno notato che il nuovo approccio non è pronto per un uso su larga scala. Hanno speso 7mila dollari per sintetizzare 2 megabyte di informazioni in file e altri 2mila dollari per leggerli. Rispetto ad altre forme di archiviazione dei dati, la scrittura e la lettura dal DNA è relativamente lenta.
