Bacteria Are the New Hard Drives

DNA is het dichtst bekende opslagmedium in het universum. Het kan enorme hoeveelheden gegevens opslaan in een zeer kleine ruimte. Om een idee te geven, deze bouwstenen van het leven kunnen 1.000.000.000.000.000.000 (een triljard) bytes aan informatie opslaan in een kubieke millimeter. Daarom zoeken onderzoekers, van Harvard tot Microsoft, naar manieren om deze ongelooflijke bron te benutten.

De geneticus van Harvard University, George Church, en zijn team hebben onlangs een opmerkelijke prestatie geleverd: een GIF opslaan in bacteriën. Met behulp van het CRISPR genbewerkingssysteem zijn ze erin geslaagd het genoom van de bacterie Escherichia Coli te wijzigen.

Hoe het werkt:

De manier waarop ons DNA informatie opslaat, is via nucleotiden. Deze zijn verdeeld in vier typen: A, T, C en G. Hun paring creëert het opslagsysteem voor genetische informatie. Vergelijkbaar met wat de binaire computertaal doet met 1'en en 0'en. En dat is waar het team van George Church zijn GIF's heeft opgeslagen.

Dit onderzoeksteam van Harvard heeft de individuele pixels van elke afbeelding omgezet in nucleotiden. De afbeeldingen toonden een galopperend paard en zijn berijder, toevallig de eerste stop-motionfoto's ooit. De Engelse fotograaf Eadweard Muybridge creëerde deze reeks oorspronkelijk in de jaren 1870.

[video width="1200" height="448" mp4="https://nextnature.net/app/uploads/2017/07/horsegif_0.gif.mp4" preload="auto" loop="on" autoplay="on" controls="off"][/video]

Door het DNA van de bacteriën te sequencen, konden de wetenschappers de gegevens die ze hadden opgeslagen reconstrueren. De nauwkeurigheid van deze methode van "vertaling", tussen de taal van de biologie en die van de technologie, om zo te zeggen - was 90 procent. De afbeeldingen die u hierboven ziet zijn vrij klein, omdat ze slechts 36x26 pixels groot zijn. Desalniettemin vertegenwoordigen ze een stap in een veelbelovende richting.

En nu?

We zijn nog ver verwijderd van het volledig benutten van het potentieel van DNA-opslag voor dagelijks gebruik door mensen. Er is bijvoorbeeld nog steeds een groot verschil tussen het opslaan van informatie in synthetisch DNA en in biologisch DNA. Dit laatste is veel uitdagender dan het eerste. Levende bacteriën delen, groeien en sterven op een manier die uitdagend is voor de genetici die proberen hun DNA als betrouwbare opslag te gebruiken. Daarom is de prestatie van het team van George Church zo belangrijk.

Ondanks alle komende uitdagingen, zou dit de eerste stappen kunnen zijn in een hele nieuwe wereld van mogelijkheden voor de mensheid. “Wat we echt willen maken zijn cellen die biologische of omgevingsinformatie coderen over wat er binnen en rondom hen gebeurt” zegt Seth Shipman, een wetenschapper die werkt in het lab van Church aan Harvard. Met andere woorden, we zouden de taal van de biologie kunnen vertalen naar de taal van computers, waardoor het toegankelijker en begrijpelijker wordt voor mensen.

Tot slot zou dit kunnen betekenen dat jouw biologische informatie op een dag vermengd zal zijn met synthetische informatie. Je zou al je digitale gegevens altijd bij je dragen als onderdeel van je organisme. Elke foto die je ooit hebt genomen, elke film die je ooit hebt bekeken en elk document dat je ooit hebt opgeslagen, zou ingebed kunnen worden in je huid, in je eigen DNA.

Bronnen:

MIT Technology Review: Wetenschappers gebruikten CRISPR om een GIF in levend DNA te plaatsen

MIT Technology Review: Microsoft heeft een plan om datopslag toe te voegen aan zijn cloud