یافتن و پردازش داده‌های ذخیره شده روی دی‌ان‌ای با نورون‌های شیمیایی

به گزارش گروه دانش و فناوری اقتصاد ۱۰۰ و به نقل ازایسنا، دانشمندان روش‌هایی را برای استفاده از دی‌ان‌ای(DNA) به ‌عنوان واسط ذخیره‌سازی داده‌ها آزمایش کرده‌اند، اما بازیابی و دستکاری داده‌های نوشته شده روی آن دشوار است. اکنون یک گروه پژوهشی چیزی به نام "نورون‌های شیمیایی" را توسعه داده است که می‌تواند محاسبات را روی داده‌های ذخیره شده در دی‌ان‌ای انجام دهد و پاسخ‌ها را به راحتی بازخوانی کنند.

سیستم‌های ذخیره‌سازی داده‌های مدرن ما ممکن است چشمگیر باشند، اما مانند بسیاری از چیزها، طبیعت این کار را نیز بسیار کارآمدتر از هر چیزی که ما توسعه داده‌ایم، انجام می‌دهد.

بد نیست بدانید که یک گرم دی‌ان‌ای می‌تواند تا ۲۱۵ میلیون گیگابایت داده را ذخیره کند که از نظر تئوری به این معنی است که محتویات کل اینترنت می‌تواند در چیزی به اندازه یک جعبه کفش ذخیره شود. همچنین دی‌ان‌ای تحت شرایط مناسب می‌تواند هزاران یا حتی میلیون‌ها سال دوام بیاورد.

پس تعجب‌آور نیست که دانشمندان در حال بررسی راه‌هایی برای استفاده از این فناوری طبیعی باشند. تاکنون دانشمندان موفق به ذخیره کتاب‌ها و آلبوم‌ها روی دی‌ان‌ای شده‌اند، در حالی که همچنان در حال بررسی چگونگی بهبود چگالی داده‌ها، ثبات و سهولت نوشتن یا خواندن اطلاعات از روی دی‌ان‌ای هستند.

پژوهشگران، مرکز ملی پژوهش‌های علمی فرانسه(CNRS)، موسسه آموزش عالی شیمی و فیزیک صنعتی پاریس(ESPCI Paris-PSL) و دانشگاه توکیو در این مطالعه جدید بر روی بهبود روش‌هایی برای یافتن قطعات خاصی از داده‌های ذخیره شده روی دی‌ان‌ای و انجام محاسبات با آن تمرکز کردند.

این گروه با استفاده از سه آنزیم که واکنش‌های خاصی با یکدیگر دارند، موفق به ایجاد نورون‌های شیمیایی شدند که به آنها اجازه می‌دهد اساساً مانند نورون‌های طبیعی مغز اطلاعات را به اطراف منتقل کنند. سپس این نورون‌ها در یک معماری ترکیب شدند که چندین لایه را که مانند یک شبکه عصبی عمل می‌کنند، ترکیب می‌کند.

این نورون‌های شیمیایی قادر به انجام محاسبات بر روی داده‌های ذخیره شده در قطرات حاوی دی‌ان‌ای هستند و نتایج را با انتشار سیگنال‌های فلورسنت که می‌توانند توسط ابزارهای دیگر تفسیر شوند، بیان می‌کنند. این گروه با استفاده از سیستم‌های میکروسیال برای کاهش واکنش‌های آنزیمی می‌گوید که ده‌ها هزار مورد از این واکنش‌ها می‌توانند رخ دهند.

این روش نه تنها می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا داده‌های موجود در پایگاه داده‌های عظیم دی‌ان‌ای را بیابند و پردازش کنند، بلکه در نهایت می‌تواند به شناسایی نشانگرهای زیستی بیماری در آزمایش خون یا سایر نمونه برداری‌های مایع نیز کمک کند.

این پژوهش در مجله "نیچر"(Nature) منتشر شده است.