Muzyka zapisana w DNA

Amerykańscy naukowcy eksperymentujący z DNA jako nośnikiem informacji zakodowali w nim dwa utwory muzyczne. Padło na „Smoke on the water” zespołu Deep Purple oraz „Tutu” Milesa Daviesa.

DNA to kwas dezoksyrybonukleinowy, czyli organiczny związek chemiczny, który w organizmach żywych, w tym oczywiście u człowieka, pełni rolę nośnika informacji genetycznej. Jak już powszechnie wiadomo, to właśnie w DNA zapisane jest to, jacy jesteśmy. Jak wyglądamy, jakie cechy charakteru odziedziczyliśmy po matce, jakie po ojcu i ewentualnie jakie po sąsiedzie. Jednocześnie jednak warto pamiętać, że DNA to po prostu nośnik informacji, a więc przy odpowiedniej wiedzy i technologii można zapisać na nim także inne dane. Chociażby jedne z największych przebojów muzyki popularnej.

https://www.youtube.com/watch?v=ikGyZh0VbPQ

Eksperymenty na DNA

Tego nowego osiągnięcia dokonała firma Twist Bioscience zajmująca się syntezą DNA, we współpracy z Microsoftem i Uniwersytetem Waszyngtońskim. Jednak eksperymenty na tym polu trwają już od pewnego czasu. Przykładowo, już w tym roku Yaniv Erlich i Dina Zielinski wykorzystali DNA jako miejsce zapisu komputerowego systemu operacyjnego, francuskiego filmu z 1895 roku, karty podarunkowej Amazona, wirusa komputerowego oraz artykułu naukowego Claude’a Shannona z 1948 roku na temat teorii informacji. Wszystko to udało się pomyślnie zapisać oraz ponownie odtworzyć już po odczytaniu z biologicznego nośnika.

Z kolei kilka lat wcześniej, bo w 2014 roku, Timothy Lu i Fahim Farzadfard z Massachusetts Institute of Technology zmodyfikowali DNA bakterii Escherichia coli, tworząc z niej coś na kształt magnetofonu analogowego. Została ona zaprogramowana w ten sposób, aby w kontakcie z konkretną substancją wytwarzać kolejny element DNA i wstawiać go w określone miejsce genomu, który stawał się przez to swoistą pamięcią całego zdarzenia. Naukowcy podkreślali, że wykorzystanie żywych organizmów do wykonywania tego rodzaju funkcji logicznych może mieć w przyszłości wiele przydatnych zastosowań, chociażby przy zapisie danych medycznych pacjentów.

Pojemny i trwały nośnik

Jak to w ogóle możliwe? Cała procedura polega tak naprawdę na przetworzeniu binarnego, zero-jedynkowego kodu, który wykorzystywany jest w informatyce, na bardziej skomplikowany i wyrafinowany kod genetyczny, który składa się z czterech składowych (sekwencje Adeniny, Tyminy, Cytozyny i Guaniny). W ten sposób w jednym gramie DNA możemy zmieścić aż sześć miliardów płyt CD.

Wielkość pamięci DNA jako nośnika to jedno. Drugie to jego trwałość. W przypadku cyfrowych nośników muszą być one odświeżane po okresie około dziesięciu lat, a w przypadku kodu genetycznego powinien on przetrwać tysiące lat bez zmiany nawet bajta informacji. Stąd też naukowcy widzą w kwasie deoksyrybonukleinowym przyszłość magazynowania wszelkiego rodzaju danych.