Opinion

How can we store our data in DNA for 1000 years

How can we store our data in DNA for 1000 years

By Jocelyn Timperley

"When you store your DNA in the refrigerator, you may find yourself strange." Dina Zielinski, a scientist in human genomics at the French National Institute of Health and Medical Research, holds a small vial in her Paris home in front of her laptop camera for me to see on our video call.

I have a hard time telling. But she tells me I should be able to see a mostly clear, light film at the bottom of the bottle. This is DNA. But this DNA is special. It does not store code from a human genome, nor from any animal or virus.

It is a kind of digital museum. "This will easily last tens or maybe hundreds of years" - says Zielinski. Over the last decade there has been a flurry of research into how we could store digital data within DNA strands.

Scientists have already coded movies, books and computer operating systems into DNA. Netflix even used it to store an episode of its 2020 thriller series Biohackers. The information stored in DNA defines what it means to be human (or any other species).

But many experts argue that DNA offers an incredibly compact, durable and long-term form of storage that could replace the many forms of unreliable digital media we have at our disposal, which constantly have problems and require large amounts of energy to store. was preserved.

So some researchers are exploring other ways we can store data forever, such as by "etching" the information into extremely durable glass beads. But how long can this data actually be stored, and can we really rely on it to preserve the datasets that are being produced by humanity today for our posterity?

As we move towards an increasingly digitized world, our reliance on data is greatly increasing. Movies, photos, websites, business documents, critical security data. Everything we use is digitized and we are using more and more of it.

Shumica e grupeve të të dhënave që kemi prodhuar, ruhen si 1 dhe 0 në shirita magnetikë si disqet e dikurshme. Por kjo është larg të qeni një zgjidhje ideale. Së pari ç’magnetizimi është një problem serioz. Magnetët e përhershëm humbasin gradualisht fushën e tyre magnetike.

Prandaj për të ruajtur të dhënat në mënyrë të besueshme, është e rëndësishme që të ky informacion të ruhet sërish në këto disqe çdo disa vjet. “Ruajtja zgjat mesatarisht ndoshta 10- 20 vjet, ose ndoshta 50 vite nëse jeni me fat dhe nëse kushtet janë perfekte”- thotë Zielinski.

Po ashtu ruajtja e të dhënave bëhet në qendra të mëdha të dhënash, që përdorin sasi të mëdha energjie, diçka kjo jo ideale në një botë të prirur ndaj krizave energjetike. Njerëzit duan t’i ruajnë të dhënat për një periudhë të gjatë për një sërë arsyesh.

Njëra është shkenca. Studiuesit po gjenerojnë sasi të paprecedenta të dhënash, dhe sa më shumë të kenë aq më mirë është. Radioteleskopët dhe përshpejtuesit e grimcave si LHC

në Organizatën Evropiane për Kërkime Bërthamore (CERN) në kufirin midis Francës dhe Zvicrës, gjenerojnë një mori të dhënash dhe shkencëtarët duan t’i ruajnë të gjitha ato thotë Laçesar Ionkov, shkencëtar kompjuterësh që punon për ruajtjen e të dhënave të ADN-së në Laboratorin Kombëtar të Los Alamos, SHBA. Vetëm LHC prodhon 90 petabajt (90 milionë gigabajt) në vit.

Ne zakonisht e shohim ADN-në si një mënyrë për të ruajtur informacionin gjenomik. Por tani shumë studiues janë të ngazëllyer nga mundësia e ruajtjes së sasive të mëdha të të dhënave dixhitale. “ADN-ja është optimizuar gjatë 3.7 miliardë viteve të fundit, ndërsa epoka e informacionit, nisi vetëm në vitet 1950. Për më tepër, fakti që ne mund të rikuperojmë fragmente të ADN-së nga kafshët milionavjeçare si mamuthët e leshtë, që na japin të dhëna kuptimplota rreth gjenomit të tyre tregon se ADN-ja është tepër e qëndrueshme”- thotë Zielinski.

Gjysma e jetës së ADN-së – koha që duhet për t’u degraduar përgjysmë – është rreth 500 vjet në një fosil të mirë-ruajtur, gjë që do të thotë se ADN-ja do të pushojë së qeni e palexueshme pas rreth 1.5 milion vjetësh. Gjithsesi ADN-ja është tepër e brishtë dhe kushtet që çojnë në fosilizim janë jashtëzakonisht të rralla.

Ajo mund të mbrohet duke u mbyllur brenda materialeve të tjera si rruazat prej qelqi. Robert Gras, studiues në Universitetin ETH Cyrih, Zvicër, dhe ekipi i tij kanë treguar se këto rruaza e mbrojnë ADN-në si nga kimikatet ashtu edhe nga nxehtësia.

Një përfitim tjetër i madh i ADN-së është se ajo është një ‘magazinë’ tepër e dendur. Sipas Ionkov, 33 zetabajt të dhëna që vlerësohet se njerëzit do të kenë prodhuar deri në vitin 2025 (pra 3.3 e ndjekur nga 22 zero) mund të shtrydhen në madhësinë e një topi ping-pongu përmes ruajtjes brenda ADN-së.

Ai beson se ruajtja e këtij informacioni në ADN mund të jetë vetëm disa dekada larg. Sigurisht, sfidat për momentin janë të mëdha. Siç thuhet në një studim të vitit 2018, ndërsa ADN-ja ka një potencial të madh si një pajisje për ruajtjen e të dhënave të së ardhmes, duhet të zgjidhen pengesa të shumta si “kostot e tepruara, mekanizmat e ngadaltë të shkrimit dhe leximit, dhe cënueshmëria ndaj mutacioneve ose gabimeve”.

Procesi i konvertimit të të dhënave dixhitale në ADN, ka të bëjë në thelb me shndërrimin e tyre në një alfabet të ADN-së. ADN-ja përbëhet nga katër molekula të njohura si nukleotide ose baza: Adenina (A), Citozina (C), Guanina (G) dhe Timina (T), të bashkuara së bashku në sekuenca të ndryshme në një varg të gjatë.

“Mënyra më e zakonshme për ta kthyer informacionin dixhital në kod të ADN-së kërkon thjesht konvertimin e 0-ve dhe 1-ve të kodit dixhital në këto 4 shkronja, dhe më pas sintetizimin e ADN-së për t’u përputhur. Ju mund të përdorni A për të përfaqësuar për shembull 00; T për të përfaqësuar 01; G për të përfaqësuar 10 dhe C për 11-ën”- thotë Milenkovic.

Më pas mund të marrësh çdo përmbajtje dixhitale që ekziston në mënyrë klasike në një disk, një kasetë ose një USB, mund të kthehet në alfabet me 4 shkronja. Në një studim të vitit 2017 Zielinksi dhe kolegët e saj ruajtën një punim shkencor, një film 1-minutësh, një sistem operativ kompjuterik, virus kompjuterik dhe një kartolinë dhuratë nga Amazon, në total rreth 2 MB në ADN duke përdorur pikërisht këtë metodë.

Natyrisht pengesa e madhe për ruajtjen e shumë të dhënave në ADN është kostoja, e cila është shumë më e lartë sesa ruajtja e të dhënave në servera apo disqe të ngurtë. Zielinksit i kushtoi 7.500 dollarë ruajtja e 5 artikujve dixhital. Që të jetë konkurrues me mediat e zakonshme dixhitale, kjo kosto do të duhet të ulet ndjeshëm.

Scientists are therefore already working to increase the number of DNA molecules that can be written at the same time. Another option that avoids synthesis entirely is the possibility of storing the data in a natural DNA that has simply been edited.

Originally published on Bota.al