ابداع کهربای مصنوعی برای ذخیره‌سازی طولانی مدت داده‌های DNA

محققان به تازگی برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت و بی‌خطر داده‌های DNA، سنگ کهربای مصنوعی را به عنوان روشی جدید ابداع کرده‌اند.

به گزارش تک‌ناک، DNA یک رسانۀ ذخیره‌سازی داده، بسیار متراکم‌تر از هر چیزی است که انسان می‌تواند طراحی کند، امّا مشکل در شکنندگی آن است. بنابراین دانشمندان صفحۀ دیگری از کتاب طبیعت را ورق زدند و برای محافظت طولانی مدت از داده‌های ذخیره‌شده در DNA، کهربای مصنوعی ایجاد کردند.

مانند بسیاری از موارد دیگر، روش‌های ذخیره‌سازی داده‌های ما نسبت به آنچه طبیعت ابداع کرده، کمرنگ‌تر است. یک گرم از DNA می‌تواند تا 215 پتابایت (215 میلیون گیگابایت) داده را نگهداری کند، به این معنا که می‌توان تمام اینترنت را در یک جعبۀ کفش ذخیره کرد. پس جای تعجب نیست که در حال حاضر دانشمندان به دنبال آزمایش شیوۀ نوشتن داده‌ها بر روی DNA، بازخوانی آن و از همه مهم‌تر  ایمن نگه داشتن آن هستند.

به تازگی دانشمندان MIT نوعی کهربای مصنوعی ساخته‌اند که می‌تواند از DNA برای مدت زمان طولانی محافظت کند و در صورت نیاز به راحتی داده‌های خود را از دست می‌دهد. این ماده ترموست نامیده می‌شود، به این معنی که از پلیمرهایی تشکیل شده است که با حرارت دادن به حالت جامد شیشه‌ای تبدیل می‌شوند، امّا در صورت نیاز با قرار گرفتن در مقابل مواد شیمیایی خاص نیز می‌توانند تجزیه شوند.

در ساخت این کهربای مصنوعی، مخلوط خاصی از مونومرها برای جذب DNA به شکل‌های کروی در مرکز با یک لایۀ آب‌گریز بیرونی طراحی شده است. این موضوع اهمیت زیادی دارد، چرا که رطوبت می‌تواند به DNA آسیب بزند. سپس مخلوط گرم شده در داخل یک بلوک شیشه‌مانند قرار می‌گیرد و DNA مملو از داده در داخل آن حفظ می‌شود.

هنگامی که زمان بازخوانی آن داده‌ها فرا می‌رسد، مواد در معرض مولکولی به نام سیستامین قرار می‌گیرند که پیوندهای نگهدارندۀ ترموست را در هم می‌شکند. زمانی که سیستامین آن را به قطعات کوچک تبدیل کرد، یک مادۀ شوینده به نام SDS اضافه می‌شود تا DNA را بدون آسیب رساندن به آن جدا کند. محققان نام این روش خود را حفاظت حرارتی مقاوم در برابر حرارت (T-REX) می‌نامند.

در آزمایش‌ها، محققان MIT با موفقیت از روش T-REX برای ذخیرۀ توالی‌های DNA با طول‌های مختلف، در دمای 75 درجۀ سانتی‌گراد (167 درجه فارنهایت) استفاده کردند. هنگامی که DNA برداشته و توالی‌یابی شد، محققان متوجه شدند که هیچ خطایی وجود ندارد.

جیمز بانال، نویسندۀ ارشد این مطالعه گفت: انجماد DNA اولین روش برای حفظ آن است، امّا روشی گران می‌باشد که مقیاس‌پذیر نیست. من فکر می‌کنم روش جدید نگهداری ما فناوری‌ خواهد بود که امکان دارد آیندۀ ذخیره‌سازی اطلاعات دیجیتال بر روی DNA را هدایت کند.

در حال حاضر، چند ساعت طول می‌کشد تا روش T-REX داده‌ها را بر روی DNA بنویسد و آنها را در مادۀ گرماسخت تنظیم کند، امّا محققان می‌گویند که می‌توان این کار را با مقداری بهینه‌سازی، سرعت بخشید. هرچند بعید است که این موضوع باعث استفاده از هارد دیسک‌های مبتنی بر DNA در رایانه‌های مصرف‌کننده شود. در مقابل، امکان دارد کهربای مصنوعی گزینۀ خوبی برای ذخیره‌سازی طولانی‌مدت داده‌های آرشیوی باشد.

این تحقیق در مجلۀ American Chemical Society منتشر شده است.