Вчені «вшили» кілька картинок у ДНК живих бактерій

Звичайно, чашка Петрі не схожа на вінчестер або флешку. Але, можливо, в майбутньому її будуть використовувати для зберігання інформації.

Гіфки і так переслідують нас всюди. А тепер вони є навіть у бактеріальній ДНК. Додавання даних до ДНК - ідея не нова: торік компанія Microsoft вбудувала в синтетичну ДНК музичний кліп рок-групи OK Go, «Війну і мир» Льва Толстого і Декларацію Прав Людини. Фрагмент ДНК «розміром менше кінчика олівця» виявився вельми вражаючим сховищем 200 мегабайт інформації.

Тепер вчені з Гарвардського університету (Harvard University) використовували технологію CRISPR/Cas, щоб вбудувати п'ятикадровий gif із зображенням скачучої коня і картинку людської руки в ДНК живої бактерії E. Coli. Результати дослідження були опубліковані у виданні Nature.

Звичайно, цього разу обсяг даних був набагато менше 200 мегабайт. Наприклад, розмір анімованого gif склав всього 36х26 пікселів. Зайняв цей малюнок 2,6 кілобайта. Зображення руки було представлено чотириколірною картинкою розміром 56 на 56 пікселів, що важила 705 байт. Але справа не в обсязі «прошитих» у ДНК даних, набагато важливіше те, що вони були вбудовані в геном живої бактерії, а не в синтетичну ДНК.

Щоб закодувати інформацію, дослідники спочатку перетворили окремі пікселі на нуклеотиди, а потім застосували CRISPR/Cas. Процес «перетворення» гіфки з біжучим конем (одного з прототипів сучасних анімаційних фільмів) в ДНК зайняв п'ять днів.

"Інформація міститься не в одній бактерії, а в декількох бактеріальних клітинах. Тому нам потрібно було реконструювати весь фільм з окремих шматочків, - розповідає співавтор роботи Сет Шипман (Seth Shipman). - При цьому одна клітина може нести кілька пікселів з першого фрейму і кілька - з четвертого. У процесі роботи ми запитували себе: чи зможемо ми відтворити ролик? "

Відповідь виявилася позитивною. Група вчених секвенувала ДНК бактерії і успішно реконструювала обидва «файли» з 90% точністю. Як можна побачити в ролику, якість відтвореної гіфки дещо гірше оригінальної, однак це те саме зображення.

У новій роботі є практичний сенс, саме тому дослідницькі організації (і високотехнологічні компанії на зразок Microsoft) стали розглядати ДНК як альтернативу звичним сховищам інформації. ДНК живих істот відмінно підходить для цієї мети, оскільки вона може зберігатися тисячоліттями, а деякі бактерії здатні виживати в екстремальних умовах, включаючи ядерні вибухи і високі температури. Таким чином, ці мікроорганізми можуть послужити «живим щитом» для захисту даних.

Однак вбудувати інформацію в «живу» ДНК складніше, ніж у синтетичну, адже клітини рухаються, діляться і час від часу гинуть. Через це можна втратити значний відсоток даних. Крім того, синтетична ДНК вміщує порівняно великі обсяги інформації, тому, можливо, саме вона в майбутньому ляже в основу банків даних нового формату.