ابتكار ثوري.. تخزين البيانات في الحمض النووي باستخدام المثيلة
تاريخ النشر: 29th, October 2024 GMT
تابع أحدث الأخبار عبر تطبيق
طور فريق من الباحثين طريقة مبتكرة لتخزين البيانات الرقمية في الحمض النووي، تعتمد على عملية طبيعية تُعرف باسم "المثيلة" (Methylation). هذه الطريقة تمكّن الباحثين من تخزين واستعادة بيانات عالية الجودة؛ مثل: “صور لحيوان الباندا ورسم صيني قديم، بدقة تصل إلى 97.47%، وسرعة كتابة بيانات تصل إلى 350 بِت لكل تفاعل”.
ووفقًا لدراسة نُشرت في مجلة Nature، استغل الباحثون عملية المثيلة لطباعة المعلومات مباشرة على الحمض النووي الموجود؛ ما يلغي الحاجة إلى تصنيع سلاسل جديدة من الحمض النووي من الصفر. المثيلة هي تفاعل كيميائي يضيف مجموعة ميثيل إلى الحمض النووي، وتُستخدم عادة لتنظيم نشاط الجينات. تقليديًا، يتطلب تخزين البيانات في الحمض النووي تحويل البيانات الرقمية إلى تسلسل من القواعد النووية A وC وT وG، ثم تصنيع هذه السلاسل كيميائيًا في المختبر عبر عملية تُعرف باسم "التخليق الجديد". رغم التقدم في هذه العملية، تبقى بطيئة ومكلفة وعُرضة للأخطاء، مما يجعلها غير مناسبة لتخزين البيانات على نطاق واسع.
ونجح الباحثون، من جامعة بكين ومؤسسات أخرى، في التغلب على هذه التحديات عبر استخدام المثيلة لإعادة كتابة الحمض النووي الموجود بشكل طبيعي. اعتمدوا على 700 قطعة من الحمض النووي كمكونات بناء في نظام تخزينهم الجديد، حيث تم تجميع هذه القطع بشكل انتقائي على قالب رئيسي من الحمض النووي. بعد ذلك، أضافت إنزيمات معينة مجموعات الميثيل في مواقع محددة لتحديد الحمض النووي بتسلسل من 1 و0، مما يمكّن من ترميز البيانات الرقمية.
هذه الطريقة تقدم حلًا مبتكرًا وغير مكلف لتخزين البيانات، نظرًا لاعتمادها على قوالب الحمض النووي الموجودة دون الحاجة إلى تصنيع جديدة. ورغم أن التخزين الإلكتروني التقليدي يبقى أسرع وأقل تكلفة، فإن هذا الأسلوب الجديد يقدم تطورًا كبيرًا في استخدام الحمض النووي كمخزن طبيعي للبيانات. مع المزيد من التحسينات، يمكن أن تصبح أنظمة تخزين البيانات عبر المثيلة وسيلة عملية وفعّالة لتخزين البيانات بطريقة مستدامة وأقل تكلفة من تصنيع الحمض النووي من البداية.
وأفاد الباحثون أن نظام "epi-bit" الذي ابتكروه يقدم إطارًا ذا إمكانات مستقبلية لتخزين المعلومات الجزيئية باستخدام وحدات جاهزة؛ ما يشير إلى أن تقنية تخزين البيانات في الحمض النووي قد تبدأ دخول مرحلة التسويق قريبًا.
المصدر: البوابة نيوز
كلمات دلالية: البيانات الرقمية الحمض النووي دراسة تخزين البيانات في الحمض النووي فی الحمض النووی تخزین البیانات
إقرأ أيضاً:
ابتكار مذهل: "دم الروبوتات" يمنح قوة خارقة لقنديل البحر والديدان الآلية
حقق مختبر للروبوتات العضوية ومجموعة "آرتشر" في جامعة كورنيل، تطوراً في مجال الروبوتات المعيارية، حيث أنجزوا روبوتات على هيئة قناديل البحر والديدان، ببطارية فريدة، على نمط المفهوم التحويلي "للطاقة المجسدة"، حيث يعمل دمج مصدر الطاقة في هيكل الروبوت على تقليل الوزن والتكلفة.
وجاءت الروبوتات المعنية استلهاماً من مسار الطبيعة التطوري من الحياة المائية إلى البرية.
وتنبع التكنولوجيا الأخيرة من نموذج أولي عام 2019 مستوحى من سمكة الأسد، باستخدام نظام السوائل الهيدروليكية، أو "دم الروبوت"، الذي يغذي الأجهزة عن طريق تدوير الطاقة.
وتم تحسين هذا النظام لزيادة سعة البطارية وكثافة الطاقة، مما يدعم الأشكال الروبوتية الجديدة في بيئات أكثر تعقيداً، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ".
وقالت جامعة كورنيل، إن جوهر الروبوتين المستوحيين من المواد البيولوجية، هو بطارية تدفق الأكسدة والاختزال (RFB)، وهو نظام يحفز السوائل الكهروليتية، ويطلق الطاقة من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال، وهذا "القلب النابض" يمد الروبوتات بالطاقة بكفاءة واستدامة.
ويستفيد روبوت قنديل البحر، على وجه الخصوص، من بطارية تدفق الأكسدة والاختزال المعززة، مما يسمح هذا التصميم لقنديل البحر بتغيير شكله وتحقيق الحركة، حيث يصعد عندما يتمدد الجرس وينزل عندما يسترخي.
ويعرض روبوت الدودة تصميمه المعياري الفريد، والذي يتكون من قرون مترابطة، كل منها مزودة بمحرك ومشغل وتر. يسمح هذا التكوين للروبوت بتغيير شكله ديناميكياً، مما يتيح مجموعة واسعة من الحركات.
ويتيح تصميم الروبوت الدودي له التنقل عبر التضاريس الصعبة، من الزحف ببطء على الأسطح المستوية إلى تسلق الأنابيب الرأسية، باستخدام طريقة الزحف بمرساة مزدوجة تشبه حركة اليرقة.
وشرح البروفيسور روب شيبرد الوظيفة المزدوجة للسائل الهيدروليكي المستخدم في الروبوت، حيث يعمل كبطارية ومزود للقوة.
وأشار شيبرد إلى أن هذا الدور المزدوج لا يقلل فقط من الوزن الإجمالي للروبوت، ولكنه يعزز من كفاءة الطاقة، مما يسمح بمسافات سفر ممتدة.
اتصال هاتفي بين وزير الخارجية والهجرة ووزير خارجية الكويت