Ученые закодировали тексты K-pop песен в геном человека. Зачем им это понадобилось?
Ученые из Вашингтонского университета описали эксперименты по записи информации непосредственно на живые клетки. Они проделали это с помощью особой «ДНК-пишущей машинки». Чтобы продемонстрировать доказательства концепции, исследователи долго и упорно думали о том, какую именно информацию следует закодировать в модельной цепи. Разбираемся, почему их выбор пал на корейскую песню и как им удалось совершить открытие.
Как работает новая запись ДНК?
ДНК отлично подходит в качестве цифрового носителя для молекулярной записи. Однако современные устройства памяти на основе этой кислоты ограничены количеством символов, которые можно записать одновременно. Именно поэтому ученые придумали общую систему, которая преодолевает это и другие ограничения, — «ДНК-пишущую машинку».
Поскольку ДНК функционирует как лента или виниловая пластинка, исследователи использовали CRISPR-Cas9 для вставки информации в определенный сегмент.
Идея использовать ДНК для кодирования информации связана с естественной функцией молекулы. Подобно тому, как компьютерное программное обеспечение записывается с помощью единиц и нулей, кислота использует четырехбуквенный код.
«ДНК-пишущая машинка» не первая в своем роде. Однако она обладает рядом свойств, которые делают ее особенно перспективной для изучения биологии клеток. Например, она способна фиксировать большое количество событий, документируя их в хронологическом порядке.
Иными словами, концепция напоминает азбуку Морзе — только вместо точек и тире ученые вставили комбинации C, G, T и As в цепочку ДНК.
Почему ученые решили записать корейские песни?
Чтобы продемонстрировать доказательство концепции, исследователи долго и упорно думали о том, какую именно информацию следует закодировать в модельной цепи.
Что станет первой записью, которую увидят люди, когда прочтут информацию об этом историческом открытии? Библейская отсылка? Дата открытия ДНК? Нет, ученые решили отдать дань уважения корейскому наследию, сославшись на песню музыкального жанра K-pop «DNA» в исполнении группы BTS.
Это не единственный пример использования популярной культуры при взаимодействии с ДНК. Когда речь заходит об альтернативных средствах хранения и извлечения данных, цель ученых состоит в том, чтобы хранить информацию в наименьшем объеме, а также в надежном и удобочитаемом формате. Среди полимеров ДНК долгое время лидировала в этом отношении.
Использование ДНК в качестве носителя информации сопряжено с трудностями, поэтому ученые ищут альтернативные источники. Так, они спрятали ключ шифрования текста книги «Удивительный волшебник страны Оз» в пластиковых молекулах, специальных чернилах, пропитанных полимерами.
В качестве иного примера можно вспомнить, как в 2021 году представители Гарвардского университета разработали подход к хранению данных, основанный на смесях флуоресцентных красителей: крошечными точками красители нанесли на поверхность эпоксидной смолы. Смесь кодировала информацию в каждой из точек. Затем она считывалась с помощью флуоресцентного микроскопа. Исследователи проверили этот метод, записав одну из основополагающих статей Майкла Фарадея, физика XIX века.
Новые методы хранения информации достаточно надежны для реальных приложений шифрования. В дальнейшем ученые надеются выяснить, как роботизировать процессы письма и чтения данных ДНК.
━━━━━
Анастасия Дегтярева
