Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Добавление новых букв в алфавит ДНК удваивает плотность хранения данных

Добавление новых букв в алфавит ДНК удваивает плотность хранения данных
Как и большинство вещей, природная система хранения данных, ДНК, намного превосходит все, что мы создали. Теперь исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне удвоили и без того невероятную емкость памяти, добавив дополнительные буквы в его «алфавит», и разработали новый способ чтения.


ДНК естественным образом состоит из комбинаций четырех азотистых оснований: аденина, гуанина, цитозина и тимина. Обозначенные буквами A, G, C и T, эти основания группируются в различных последовательностях, образуя чертежи для каждого живого организма. И эта система хранения информации невероятно плотная: один грамм ДНК способен хранить до 215 петабайт (215 миллионов ГБ) данных.

Это делает его очень привлекательным потенциальным решением для хранения огромных объемов данных, которые современное общество производит ежедневно — все содержимое Интернета может поместиться в обувной коробке, полной ДНК. И как будто это хранилище было недостаточно плотным, исследователи нового исследования нашли способ удвоить его.

Наряду с обычными A, G, C и T команда добавила дополнительные семь «букв» в алфавит ДНК. Они принимают форму химически модифицированных нуклеотидов, открывая более разнообразные комбинации, которые позволяют хранить больше информации в том же объеме физического пространства.

«Представьте себе английский алфавит», — говорит Касра Табатабаи, соавтор исследования. «Если бы было только четыре буквы, можно составить столько-то слов. Если бы был полный алфавит, можно создавать неограниченное количество комбинаций слов. То же самое и с ДНК. Вместо того, чтобы преобразовывать нули и единицы в A, G, C и T, мы можем преобразовать нули и единицы в A, G, C, T и семь новых букв в алфавите хранения».


Конечно, добавление дополнительных нуклеотидов означает, что существующие системы обратного считывания данных не распознают их, поэтому команда также разработала новую систему, которая может это делать. Нить ДНК проходит через нанопоры в специально разработанном белке, который может обнаруживать отдельные единицы независимо от того, являются ли они природными или синтетическими. Затем алгоритмы машинного обучения декодируют информацию, хранящуюся внутри.

«Мы испробовали 77 различных комбинаций 11 нуклеотидов, и наш метод смог идеально дифференцировать каждую из них», — сказал Чао Пан, соавтор исследования. «Структура глубокого обучения как часть нашего метода идентификации различных нуклеотидов является универсальной, что позволяет обобщать наш подход во многих других приложениях».

В дополнение к плотности новый метод также повышает скорость записи данных, что обычно является довольно медленным процессом для ДНК. Эта система примерно вдвое сократила время, необходимое для записи информации в ДНК.

Эта работа может помочь сделать ДНК жизнеспособной системой хранения данных, хотя предстоит еще много работы.

Исследование было опубликовано в журнале Nano Letters.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Капсула Boeing вернулась на Землю

Капсула Boeing вернулась на Землю

С Международной космической станции на Землю вернулась капсула экипажа Boeing, совершившая повторный испытательный полет перед тем, как астронавты НАСА поднимутся на борт.

Это было быстрое путешествие: капсула Starliner спрыгнула с парашютом в пустыню Нью-Мексико всего через 4 часа после выхода из орбитальной лаборатории с прикрепленными подушками безопасности для смягчения приземления. Только манекен был пристегнут. Если не считать отказов двигателей и проблем с системой охлаждения, Starliner успешно завершил свой круиз с высокими ставками через 2,5 года после неу...
27.05.22 09:25
0
1
InSight сделал своё «последнее селфи»

InSight сделал своё «последнее селфи»

На селфи, которое станет последним в миссии, посадочный модуль НАСА InSight полностью покрыт толстым слоем марсианской пыли.

Посадочный модуль InSight, питающийся солнечной энергией, работает примерно на одну десятую от посадочной мощности в 5000 ватт-часов, сообщило агентство на пресс-конференции 17 мая, и новое изображение показывает, сколько реголита накопилось на аппарате за последние три с половиной земных года. InSight, посадочный модуль для поиска марсотрясений, приземлился на поверхность в 2018 году, чтобы лучше...
26.05.22 08:20
0
0
Прорыв CRISPR-Combo редактирует одни гены и активирует другие

Прорыв CRISPR-Combo редактирует одни гены и активирует другие

Технология редактирования генов CRISPR-Cas9 — одно из самых важных научных открытий последних десятилетий, но всегда есть место для совершенствования.

Исследователи из Университета Мэриленда (UMD) разработали систему, которую назвали CRISPR-Combo, умеющую редактировать несколько генов, одновременно изменяя экспрессию других в растениях. Система CRISPR — это мощный инструмент, позволяющий ученым копировать и вставлять изменения в определенные гены живых организмов. Это открыло возможность для новых методов лечения ряда заболеваний, включая рак, ...
25.05.22 18:47
0
2
Крупный астероид пролетит мимо Земли на этой неделе

Крупный астероид пролетит мимо Земли на этой неделе

«Потенциально опасный» астероид длиной более мили пролетит мимо Земли на этой неделе, это самый большой астероид, который приблизится к нашей планете в 2022 году.

По данным Центра изучения околоземных объектов НАСА, длина астероида 1989 JA оценивается в 1,1 мили или 1,77 км в длину. Для справки: астероид в 2 раза больше Бурдж-Халифа в Дубае, самого высокого здания в мире. НАСА сообщает, что в космосе находится около 29 000 околоземных астероидов, но 1989 JA — один из 878 астероидов шириной не менее километра. Астероид такого размера может вызвать катастро...
24.05.22 19:35
0
0
Прорыв CRISPR-Combo редактирует одни гены и активирует другие

Прорыв CRISPR-Combo редактирует одни гены и активирует другие

Технология редактирования генов CRISPR-Cas9 — одно из самых важных научных открытий последних десятилетий, но всегда есть место для совершенствования.

Исследователи из Университета Мэриленда (UMD) разработали систему, которую назвали CRISPR-Combo, умеющую редактировать несколько генов, одновременно изменяя экспрессию других в растениях. Система CRISPR — это мощный инструмент, позволяющий ученым копировать и вставлять изменения в определенные гены живых организмов. Это открыло возможность для новых методов лечения ряда заболеваний, включая рак, ...
25.05.22 18:47
0
2
Тефлоновая опреснительная мембрана быстро очищает воду

Тефлоновая опреснительная мембрана быстро очищает воду

Инженеры Токийского университета разработали новый тип опреснительной мембраны, которая работает быстрее и требует меньшего давления и энергии, чем существующие технологии.

Новая мембрана состоит из ряда наноразмерных трубок, облицованных материалом на основе тефлона, который отталкивает соли, позволяя воде проходить с небольшим трением. Многие регионы мира сталкиваются с нехваткой чистой питьевой воды, и с изменением климата эта проблема будет только усугубляться. Опреснение солоноватой или морской воды жизненно важно, и в работах нет недостатка в творческих устрой...
17.05.22 15:03
0
2
«Каталитический конденсатор» позволяет дешевым металлам вести себя как редкие и дорогие

«Каталитический конденсатор» позволяет дешевым металлам вести себя как редкие и дорогие

Для многих важных химических реакций в качестве катализаторов требуются редкие и дорогие металлы, поэтому ученые разработали устройство, активно настраивающее обычный алюминий, чтобы он вел себя как другие металлы.

Во многих отраслях промышленности платина, палладий, родий и другие металлы являются ключевыми движущими силами реакций, используемых для производства материалов и химикатов. Проблема в том, что эти металлы трудно достать, и поэтому они очень дорогие, что увеличивает стоимость производственного оборудования и процессов, а также конечных продуктов.Новое исследование, проведенное Университетом Минне...
10.05.22 17:45
0
3
Электронная кожа с крошечными магнитными волосками будет чувствовать прикосновение

Электронная кожа с крошечными магнитными волосками будет чувствовать прикосновение

Кожа - самый большой орган тела и играет ключевую роль в развитии осязания, но её чувствительность трудно воспроизвести в искусственных версиях. Теперь исследователи разработали новый тип электронной кожи (e-skin), содержащий крошечные встроенные волоски, которые могут точно воспринимать прикосновение и направление его движения.

Электронная кожа представляет собой тонкие пленки материала с электронными свойствами, которые позволяют выполнять некоторые функции естественной кожи человека, такие как регистрация прикосновения, давления, температуры или даже боли. Такая искусственная кожа может быть полезна для пациентов, нуждающихся в трансплантатах после серьезной травмы, или для придания более развитого осязания протезам и ...
01.05.22 11:14
0