Computerra de stocare perfectă ADN

Contrar credintei populare, fragilitatea - nu problema principală inventat de om de dispozitive de stocare digitale. De fapt, cartele perforate și banda de hârtie poate stoca date de sute de ani, dar cât de des le folosiți în ultimele patru? tobe magnetice, unitățile de bandă, și asigură o stocare fără griji de zeci de ani - și încă în personalkah cele mai moderne și ei nu mai sunt vizibile. Nu este nevoie să se năruie, din moda, discuri optice, și chiar NAND evoluează în fața ochilor noștri - și zece ani mai târziu (doar perioada standard pentru astfel de chips-uri) pentru a citi astăzi „flash“ va fi cu siguranță problematică. Cineva vise „holografie“, dar, cu toată sinceritatea, crezi că se va întinde mai mult decât predecesorii lor?

Petrecerea o jumătate de secol pentru a dezvolta unitatea ideală, trebuie să recunoaștem că idealul nu este încă atins. In fiecare an, aduce ceva nou, ceva mai repede sau încăpător. Și poate de aceea mai des aud vocea unui mic grup de entuziaști Renegades de asteptare aproape literal „ajunge înapoi la elementele de bază.“ Ei certa, de asteptare munca lor o pierdere de timp, dar au făcut progrese incontestabile în ultimii cincisprezece ani. Aici, „grupul“ nu înseamnă că oamenii lucrează în interiorul zidurilor unei singure instituții sau o companie, ci doar că uniți printr-o idee comună. Și întreaga idee este simplu: stocarea ideală de informații a construit mult timp. Natura. Aceasta spirala ADN.

Simplificând oarecum, putem spune că pentru un trai fir ADN-ul celulei servește ca un program. Cușca ca mașină cu comandă numerică, citește banda instrucțiuni de ADN, după care colectează proteine. Informații densitatea este enorm: conform estimărilor recente, un gram de ADN poate fi scris mai mult de 400 de exabytes - și să ne imaginăm cât de mare această cifră, amintiți-vă că în urmă cu câțiva ani toate informațiile acumulate de omenire, estimată la mai puțin de două mii de exabytes. Chiar a face o reducere la inexactitate, aceasta ne permite să ia în considerare ADN-ul helix mai densa modalitatea de impachetare a datelor digitale de la toate disponibile, practic, la om.

Capacitatea unică a ADN-ului poate fi ușor de explicat, folosind Briciul lui Occam: natura de a încerca să reducă la minimum influențele externe negative, în mod evident, aceasta a rezolvat problema de stocare a informațiilor utilizând valoarea de materiale. Cu toate acestea, capacitatea reală - din nou, nu cel mai valoros, care este în ADN-ul. În cazul în care este mai valoros decât maturitatea „tehnologică“.

Se crede că mecanismul informației genetice a apărut pe Pământ în același timp, prin viața însăși, atunci există în urmă cu cel puțin 3,5 miliarde de ani (a fost helix a ADN-ului sau ARN-ului Helix sora ei, în contextul discuției noastre este nesemnificativ). Din păcate, nu am ajuns astfel de lanțuri ADN antice (în mediul natural al unei astfel de molecule, există aproximativ vechi de un milion de ani), dar acele fragmente care pot fi izolate din sarea conservate în cristale chetvertmilliardnoy vechi mostre au aceeași structură ca și helix ADN-ului ființe vii moderne. Noi le putem citi folosind aceleași instrumente pe care le folosim pentru a citi ADN-ului in Drosophila, porc, omule. Cu alte cuvinte, eficiența stocării de informații în ADN-ul este certificat de timp, nici unul dintre noi a inventat drive-uri de aproape și nu este necesar pentru buna circulație a grad.

În primul rând, ADN-ul helix nu poate fi infinit de lungă - parțial din cauza limitărilor naturale, în parte datorită imperfecțiunii moderne „scriere“ tehnica. Aceasta forțează „fișierul“ divizat în segmente, care poate găzdui aproximativ o sută de bytes. Pentru a citi, cu toate acestea, ADN-ul încă prea ar trebui să fie tăiate, astfel încât principala problemă - pentru a marca segmente după citirea acestora pot fi colectate în ordinea inițială. Ținând cont de fragilitatea mecanică, termică, chimică a ADN-ului (devierea de la confortul condițiilor de viață ale proteinei afectează siguranța lanțurilor de nucleotide fatale), este necesar să se ia măsuri pentru corectarea erorilor. Toate acestea fac lungimile mărcii și supuse la secventa de numere de codificare eroare de corectare (cod de exemplu, Reed-Solomon - astfel, care este folosit în special pentru discuri optice).

Cea mai recentă realizare, care este acum trumpeting presa științifică, tocmai datorită protecției împotriva efectelor adverse și este deținut de omul de știință elvețian. Ei au învățat să-și încheie segmentele helixului ADN in dimensiune nanometri teaca protectoare din sticlă de cuarț. Astfel a fost posibilă în același timp păstrând ADN-ul pentru 83 de kilobytes de înregistrare a datelor, pentru a le citi după o săptămână de depozitare la 70 de grade Celsius. La temperaturi scăzute datele de pe această unitate ar fi supraviețuit timp de milioane de ani.

Deci, imaginați-vă că costul de scriere și citire a helix ADN-ului a scăzut cu mai multe ordine de mărime (vorbind). Aflați propriul genomului și pentru a determina sensibilitatea lor la boli periculoase sunt acum - este de cinci minute și o vizită la medic. Dar acum este un păcat să nu utilizeze ADN-ul ca o unitate perfectă. fișier X înregistrat pe helix ADN-ului, și (într-un bioreactor cu o dimensiune medie a pan) este replicată milioane de milioane de exemplare. Fiecare dintre aceste piele de protecție care învelește (chiar dacă prin metoda propusă de elvețian), și apoi plasat într-un fel de lichid inert este drenat în tubul și trimis, de exemplu, în congelator, unde poate rămâne timp de sute de ani. Sau într-un seif subteran de la poli, în cazul în care milioane de oameni vor minți.

Nu prea practic? Prea. Familie magazin arhiva foto, deoarece aproape nimeni nu ar fi. Cu toate acestea, capacitatea și garantată maturitatea tehnologică a unității poate rezolva problema cu ajutorul unui mult mai ambițios și, în general, importante pentru o civilizație: de a organiza o arhivă a tuturor persoanei salvate.

arhiva ADN-ul este capabil de a găzdui totul, până la cele mai mici pagini personale și mesaje instant, practic, fiecare bit generat de omenire. Tot ceea ce ne afecteaza, dar nu este stocat oriunde, și fără de care reconstrucția cursului de evenimente pentru posteritate nu este posibilă (denumit în continuare problema de amnezie digitale). Garantul de siguranță va fi natura însăși: scrierea și citirea mecanismului ADN-ului helix nu sa schimbat timp de miliarde de ani - înseamnă suficient pentru vârsta noastră!

>> Având în vedere mecanic, termic, ADN chimic fragilitate
(Abaterea de la confortul unei proteine ​​afectează condițiile de viață
conservarea lanțurilor de nucleotide fatale), trebuie să ia măsuri și
pentru corectarea erorilor.

De altfel, în sine deja duplicat structura ADN-ului în sine. Exista enzime care sunt reduse și daune la o singură dată, conform unui nucleotid asociat.

Oricum - fără operarea de mecanisme celulare sunt indispensabile. În primul rând, ADN-ul este stocat în formă pliată (structura terțiară) este compact situat în nucleol de izolare. deteriorarea ADN-ului încolăcit este foarte dificil, aproape se poate presupune că toate daunele se produce numai în ADN-ul dezvoltat.

Și toate lucrările celulei este controlată de funcționarea parțială a copiilor de cod ale moleculelor de ARN.

Aceasta este ceea ce am - .. Toate mecanismele necesare pentru a monitoriza integritatea cheag de implementat, copiere, restaurare, etc sunt deja în funcțiune un mecanism de celule, și ocupă o foarte mică parte din cod. Deci, cel mai simplu mod de a nu inventa nimic el însuși, ci pur și simplu să învețe să folosească instrumentele pregătite ore lucrate.

Prin urmare, întrebarea - cum de a controla enzimele din celula din exterior și cum să-i să se întoarcă mesaje?

Același lucru nu este cel mai dificil eveniment - folosind virusopodnobnyh segmente ADN. Solicitarea de virus prima citire-scriere și modul de markeri de celule prin alegerea de containere virus gramada din jur, generează un cod suplimentar pentru ADN-ul. La atingerea limitei capacității celulei, sau absența virușilor de calculator în mediu, secretate un proces de închidere enzimă. Enzyme transmite virusul la comanda ei, inclusiv modul de stocare a informatiei. La citirea este necesar, replicarea virusului este pornit și celula generează câteva virus-containere.
Ca urmare, avem o colonie de celule care efectuează funcția bibliotecii. Pentru ei adevărul trebuie să mențină un sistem de API. Pe scurt, este timpul să reinventeze biblotekarya animal ...

> Pe scurt, este timpul să reinventeze bibliotecarului pentru animale ...
Ce se întâmplă dacă un cuplu de miliarde în urmă, ea a fost deja făcut, și toată viața noastră pământească - nu mai mult decât un produs secundar al conservării ADN-ului în biblioteca cuiva? ;)

Și apropo la întrebarea „de a pierde cititorul de card“ - și care chiar și într-un milion de ani, să nu mai vorbim de perioadele geologice, ghici pentru a trage ADN-ul de la roire creaturi în stratul de informații utile de jos, nu codifică doar fenotipul lor?

Poate „gunoi“ și „non-codare“ ADN-ul - doar acolo?

> Poate "junk"

„Coșul de gunoi“ este doar pentru cei care încă nu știu exact ce face ... ;-)

ADN-ul nu există de la sine. Ea „rană“ pe nucleozomul, care alcătuiesc cromatinei. Proprietățile cromatinei și determina care segmente de ADN pot fi citite, modificate, etc. ADN-ul extras din cromatina nu este susceptibil să fie corectat, fie replicat și este în mod oficial nu mai are nici o informație biologică. Acest lucru este la fel ca trage de discuri magnetice ale ansamblului hard disk, informațiile pe care le au, dar și să le facă nimic nu poate fi și de a le considera necesare pentru a împinge înapoi în unitatea hard disk (caz), pentru a asigura interoperabilitatea și pentru a începe citirea sau scrierea. Având în vedere că încă nu știm cu adevărat că codifică un 7-80% din ADN-ul, încă teribil de departe de ADN-ul ispolzvaniya.
În plus, speranța că secvențierea genomului dumneavoastră personale va răspunde imediat ce boli se îmbolnăvesc, din păcate, este prea bun ca să fie adevărat, cu excepția genomului - au Epigenome, non-codare RNAs și masa tuturor că „prada“ mult durata de viață a biomedicale moderne.

ADN-ul extras din cromatina nu este susceptibil să fie corectat, fie replicat și este în mod oficial nu mai are nici o informație biologică.

Nu fi prost. Google „reacție în lanț a polimerazei“ și Pfu-polimerază.

Pentru a face acest lucru, trebuie să adăugați la reacția de polimerizare externă medie, primeri, o mulțime de alte componente, a pus totul într-o mașină de PCR pentru a efectua PCR. OK, ai făcut o copie. Dar prin aceasta polimeraza depinde de cât de multe erori conține noua copie, deoarece 100% polimeraza corectură, este încă doar un vis de oameni de știință și mai fragmentul amplificat, cu atât mai mare eroarea. Corecta aceste erori este imposibilă. Într-o reacție normală PCR, aceste greșeli nu sunt întotdeauna la fel de critică avem o cantitate nebun de exemplare, și statistic sunt încercarea de a obține un model probabilistic al fragmentului de ADN. Dar, în cazul stocării informațiilor. Acest lucru este la fel ca și cele de citire 10.000 de articole de opțiuni, în scopul de a înțelege codul sursă. Faceți modificări, prea nou „dansând cu o tamburina,“ pentru că in vivo, cele mai multe dintre aceste procese de lucru controlate cromatină.

Dumnezeule! Ei bine, cine va sintetiza în mod constant copii ale PCR? Fragmentele sintetizati colectate (Google: «recombineering»), a fost donată în plasmida a fost transfectată în drojdie sau bacterii pentru producerea în cantități comerciale. În cazul în care o mulțime de materiale, și pot fi inserate în cromozomul (în eucariotă mai dificil, dar nu imposibil).

Problema văd este diferită: toate record viteza de citire genomuri, care a salutat cele mai recente rapoarte, bazate în principal pe înlocuirea întregii citirea diferenței genomului de lectură cu genomul de referință deja secvențiat. Ceva de genul trimiterea într-un „nor“ a deltei dintre fișierele originale și editate. Acest lucru accelerează dramatic în sus, de exemplu, caută mutații, dar nu face nimic pentru a citi secvențe necunoscute. Există mai multe metode bazate pe paralelizare lectură, dar există mai multe succese de accelerare modeste uneori, și nu la comenzi.

E bine, dar eu nu sunt pe cale să spun. Tot ce am vrut să rețineți că ADN-ul nu este singura sursă de stocare a informațiilor (ereditar sau nu) în celulă. O multitudine de informații sunt conținute în cromatina și poate fi ceva ce noi nu știm încă. Abordarea ADN-centric, precum și gena-centric, moștenită de la teoria sintetică a evoluției nu este de mare ajutor in biomedicina moderne. Și folosind o parte a întregului mecanism este puțin probabil să înlocuiască sistemul de stocare existent.

nucleotide
(Toate „informațiile“), în toate cele 46 de cromozomi! "

Da, e timpul pentru a face o imagine instantanee întreaga arhivă a Internetului și a salva metoda de mai sus, în gheața din Antarctica. Cred că va fi angajată în Google.

Ei bine, cel puțin, densitatea de stocare a informațiilor - un bit per nucleotidă. densitate mai mare va înregistra numai dacă un bit per atom (în rețeaua cristalină).

de cercetare ADN-ul este cu siguranță necesar, dar acestea sunt necesare pentru ingineria genetică. mass-media de stocare ADN-ul este prea instabil, dar aceasta nu împiedică să folosească aceeași tehnică de înregistrare cu ajutorul materialelor mai simple și mai durabile.

mintea umană Curiozitate și totul este dat peste cap. Va fi filare la unghiuri diferite. conserve diverși polimeri, se introduc diverși algoritmi de erori și de a crește viteza de acces în moduri diferite. Deci, nu există nici un clearance-ul de amnezie nu poate fi salvat.

Da, ne așteptăm idiom „genetica hinduse.“ Mi-e teamă să.