ابتكار علمي.. تخزين البيانات الرقمية في الحمض النووي

ابتكر فريق من الباحثين طريقة جديدة لتخزين البيانات الرقمية في الحمض النووي باستخدام عملية طبيعية تُعرف بـ "المثيلة" دون الحاجة إلى تصنيع سلاسل جديدة من الحمض النووي من البداية.

التقنية تطبع المعلومات مباشرة على الحمض النووي الموجود.

ووفقاً لدراسة نُشرتها مجلة "نيتشر"، فقد تمكن الباحثون من الاستفادة من هذه التقنية لطباعة المعلومات مباشرة على الحمض النووي الموجود.

وتُعد عملية المثيلة من التفاعلات الكيميائية التي تُضاف فيها مجموعة الميثيل إلى الحمض النووي، وتُستخدم عادةً لتنشيط الجينات أو تعطيلها دون المساس بالشفرة الوراثية نفسها.

التخليق الجديد 

وعادةً ما يتطلب تخزين البيانات في الحمض النووي تحويل البيانات الرقمية إلى تسلسل من قواعد A وC وT وG النووية، يلي ذلك تصنيع هذه السلاسل كيميائياً في المختبر عبر عملية تُعرف بـ "التخليق الجديد".
ومع أن تلك العملية قد شهدت تطوراً كبيراً، لكنها تبقى بطيئة ومكلفة وعُرضة للأخطاء، مما يجعلها غير مناسبة لتخزين البيانات على نطاق واسع.
وتمكّن فريق من الباحثين من جامعة بكين وعدة مؤسسات أخرى من التغلب على هذه التحديات من خلال استخدام المثيلة لإعادة كتابة الحمض النووي الموجود بنحو طبيعي.
واعتمد الباحثون على 700 قطعة من الحمض النووي كمكونات بناء فريدة في نظام تخزينهم الجديد، ومن خلال تجميع هذه القطع بنحو انتقائي على قالب رئيسي من الحمض النووي، تمكنوا من ترميز البيانات الرقمية، ثم تضيف إنزيمات معينة مجموعات الميثيل في مواقع محددة، لتحديد الحمض النووي بتسلسل مرغوب من 1 و 0.
وخلال تجاربهم، تمكّن الفريق من تخزين صور عالية الدقة واستعادتها لحيوان الباندا ورسم صيني قديم بدقة تصل إلى 97.47%، كما حققوا سرعة كتابة بيانات بلغت نحو 350 بِت لكل تفاعل، متجاوزين بذلك سرعة كتابة البيانات في آلية "التخليق الجديد".

قوالب موجودة 

وتُعد هذه الطريقة أقل تكلفة من الناحية النظرية، لأنها تعتمد على قوالب حمض نووي موجودة دون الحاجة إلى تصنيع قوالب جديدة.
ومع أن التخزين الإلكتروني التقليدي يبقى أسرع وأقل تكلفة، لكن هذا الأسلوب الجديد يقدّم تطوراً كبيراً في الاستفادة من الحمض النووي كمخزن طبيعي للبيانات.

ومع مزيد من التحسينات، يمكن أن تصبح أنظمة تخزين البيانات عبر المثيلة وسيلة عملية لتخزين البيانات بنحو فعال ومستدام وأقل تكلفة من تصنيع الحمض النووي من البداية.
وأفاد الباحثون بأن نظام epi-bit الذي ابتكروه "يقدم إطاراً ذا إمكانات مستقبلية لتخزين المعلومات الجزيئية باستخدام وحدات جاهزة، وذلك مع بدء دخول تقنية تخزين البيانات في الحمض النووي في مرحلة التسويق".

Nature research paper: Parallel molecular data storage by printing epigenetic bits on DNA https://t.co/EqkIBbhaMT

— nature (@Nature) October 23, 2024

المصدر: موقع 24