Yeni Bir Veri Depolama Çağı: Panda Fotoğrafı DNA’da Saklandı ve Hatasız Geri Alındı

Yeni Bir Veri Depolama Çağı: Panda Fotoğrafı DNA’da Saklandı ve Hatasız Geri Alındı

DNA, canlıların genetik omurgasıdır. Ancak bir grup araştırmacının molekülde kodlanmış fotoğrafları depolayarak ve geri getirerek gösterdiği gibi, aynı zamanda veri depolama için bir mimaridir.

Yeni ekip, sırasıyla 16.833 bit ve 252.504 bitten oluşan bir Çin sürtünmesi görüntüsünü ve bir panda fotoğrafını DNA’da depoladı ve daha sonra medyayı hatasız bir şekilde geri aldı.

Araştırmacılar, yeni yaklaşımlarının yüksek yoğunluklu veri depolama talebi için ölçeklenebilir bir çözüm sağlayabileceğini ileri sürüyorlar.

DNA, hücrelerimizin çekirdeği olmadan mühürlenen moleküldür; tüm canlılar için biyolojik talimatları içerir ve nükleotid adı verilen kimyasal yapı taşlarından oluşur.

Bu nükleotidleri oluşturan milyarlarca azot bazı-adenin, timin, guanin ve sitozin-ayak tırnağımızın uzama hızından saçımızın rengine kadar her şeyi belirler.

Ancak bu baz çiftlerinin desenleri aynı zamanda veri kodlayabilir, yani bir şifre listesinden yüksek çözünürlüklü videoya kadar her şeyi saklamak için kullanabilirsiniz.

Sentetik DNA daha önce de veri depolamak için kullanılmıştı. 2018 yılında farklı bir araştırmacı ekibi 13 milyondan fazla DNA oligonükleotidine 35 dosya (200 megabayttan fazla veri) kodlayarak kurtarmış ve böyle bir depolama sisteminin mümkün olduğunu göstermişti.

Ancak bu eski çalışma ile yeni ekibin çalışması arasındaki önemli bir fark, ikincisinin de novo DNA sentezi olmadan depolama başarısını elde etmiş olmasıdır ki bu da zaman yatırımı ve maliyet açısından veri depolamanın ekonomik olmayan bir yolu olmaya devam etmektedir.

Son ekip, çalışmada açıklandığı gibi, reaksiyon başına 350 bit yazarak yaklaşık 300.000 bit kodlamayı başardı. DNA depolama işlemi, biyolojik laboratuvar ortamlarında profesyonel deneyimi olmayan 60 gönüllü tarafından gerçekleştirilmiş ve yöntemin uzman olmayanlar için erişilebilirliği gösterilmiştir.

DNA’da veri depolamaya yönelik önceki girişimlerde sergilenen DNA sentezine bağımlılıktan kaçınmak için, son ekip molekülü metilasyon kullanarak kodladı.

Metilasyon, enzimlerin DNA ipliği üzerindeki belirli bölgelere bir metil grubu (bir karbon atomu ve üç hidrojen atomundan oluşan bir molekül) eklediği bir süreçtir.

Bu, ekibin DNA’nın belirli kısımlarına bağlanan DNA parçalarını bir araya getirmesine olanak tanıyarak, DNA’nın bu kısımlarının 0’lar veya 1’ler olarak okunmasını sağladı – tıpkı bitlerin bir somun ve cıvata bilgisayarında işlev görmesi gibi.

Pekin Üniversitesi’nden Long Qian, “Bizim şemamızda, DNA dizileri adres görevi görürken, harflerin değişiklik durumu artık verileri temsil ediyor” dedi.

“Belirli bir bilgiyi yazmak için, her bir adres için 0/1 durumları seçilebilir ve durumlar otomatik olarak DNA’ya hizalanır; bu sürece biz ‘dizgi’ diyoruz. Dizgi işleminden sonra veriler eşzamanlı olarak bir DNA ipliğine kopyalanır ve bu işleme ‘baskı’ adı verilir.”

Qian, “Stratejimiz, ana akım yöntemden çok daha ucuz ve hızlı olma potansiyeline sahip” diye ekledi. “Bu, DNA depolamayı ticari olarak uygulanabilir hale getirebilir.”

Washington Üniversitesi araştırmacılarından Carina Imburgia ve Jeff Nivala, ekibin yeni metodolojisini özetleyen yeni çalışmaya eşlik eden bir News & Views makalesi kaleme aldı.

Imburgia ve Nivala, DNA’nın bir veri depolama ortamı olarak umut vaat ettiğine dikkat çekti: Molekülün tek bir gramı 215.000 terabayt büyüklüğünde veri depolayabiliyor.

Ancak iki araştırmacı, ekibin yaklaşımı için gerekli olan metil gruplarının, büyük miktarlarda DNA kopyalamanın standart yolu olan polimeraz zincir reaksiyonları (veya PCR) kullanılarak kopyalanamayacağını belirtti.

Imburgia ve Nivala, “Bir başka zorluk da, birçok uygulamanın, veri alt kümelerinin bir veritabanından alınmasını ve okunmasını sağlayan rastgele erişim belleği (RAM) gerektirmesidir” diye yazdı.

“Ancak epi-bit sisteminde, dosyaların herhangi bir alt kümesine erişmek için tüm veritabanının dizilenmesi gerekir ki bu da nanopore dizileme kullanılarak verimsiz olur.”

Başka bir deyişle, DNA veri deposunu zip dosyaları olarak düşünebilirsiniz. Herhangi bir veriye erişmek için tüm veritabanını dizilemeniz gerekir.

Derleyen: Feyza ÇETİNKOL

Kaynak: Yeni Bir Veri Depolama Çağı: Panda Fotoğrafı DNA’da Saklandı ve Hatasız Geri Alındı

İmplant Takılan Kör İnsanlar Görme Yeteneğini Yeniden Kazandı