DNA - prihodnost hrambe podatkov?

Večino digitalnih podatkov je namensko hranjenih za kratkoročno rabo, sodobni digitalni mediji pa imajo življenjsko dobo nekaj desetletij. Hiter napredek raziskav na področju DNA tehnologij v zadnjem času obeta možnosti t.i. »apocalypse-proof« podatkovne hrambe, ki lahko preživi tisočletja, tako kot fosili v kamninah ohranijo zapis za genski material.

DNA zapis v teoretičnem maksimumu kodira 455 eksabajtov na gram enoverižne DNA. Po predvidevanjih se na celem svetu trenutno hrani par zetabajtov (milijard terabajtov) podatkov, ki bi jih lahko v teoriji shranili v zgolj eni čajni žlički DNA (cca. 4 g). Poleg velike gostote informacij ima kot medij za zapisovanje digitalnih podatkov še številne prednosti, zato na tem področju potekajo intenzivne raziskave. Genski kod je univerzalen in kot nosilec nikoli ne bo zastarel, molekula pa je volumetrična (ne planarna kot sedanje oblike zapisov) in se teoretično lahko ohranja v vseh celicah. Si lahko predstavljamo prenos in hranjenje podatkov npr. v celicah lastne kože ali mišic? Vendar je DNA biološka molekula, na njeno zgradbo in stabilnost vplivajo (bio)kemijske reakcije in razmere v okolju, zato jo je potrebno primerno obdelati. Raziskovalci so za preučevanje izbrali dvojiški sistem: A in C kot 0, ter T in G za 1. Shranjeni podatki so razdeljeni na več kratkih odsekov DNA, ki vsebujejo naslovne bloke. V taki obliki si jih lahko predstavljamo kot sektorje, z namenom zanesljivosti pa so shranjeni v več kopijah. Pomembni so vgrajeni popravljalni mehanizmi, za obstojnost DNA molekul pa je bila nedavno predstavljena uspešna povezava v obliki nanometrskih stekelc, s čimer ohranimo DNA zapis brez napak podobno kot v več milijonov let starih fosilih. Zapisovanje in hranjenje podatkov v obliki DNA je zaenkrat obetajoča metoda na stopnji laboratorijskih eksperimentov in raziskav. Cena tehnologij in postopkov se temu primerno giblje v tisočih evrov za nekaj sto kilobajtov, zahtevnost zapisovanja in branja pa metodo zaenkrat uvršča zgolj kot možnost dolgotrajnega hranjenja. Pri tem ne smemo pozabiti, da govorimo o enem najhitreje se razvijajočih področij na svetu, kjer se širi dostopnost materialov in tehnologij, cene pa eksponentno padajo. Kot primer se spomnimo projekta Človeški genom, za katerega je bilo ob prelomu tisočletja potrebnih več kot 15 let in 3 milijarde ameriških dolarjev, danes pa za sekvenciranje genoma govorimo o cenah na nivoju stotic in tisočic, zaključeno pa je lahko v nekaj urah.

Viri: Church, G. M.; Gao, Y.; Kosuri, S. (2012). "Next-Generation Digital Information Storage in DNA". Science 337 (6102): 1628. doi:10.1126/science.1226355. Grass, R. N.; Heckel, R.; Puddu, M.; Paunescu, D.; Stark, W. J. (2015). "Robust Chemical Preservation of Digital Information on DNA in Silica with Error-Correcting Codes". Angewandte Chemie International Edition 54 (8): 2552. doi:10.1002/anie.201411378.