Un libro, immagini ed un programma codificato in una sequenza di DNA

Un libro, immagini ed un programma codificato in una sequenza di DNA

Un gruppo di scienziati è riuscito a stoccare 5,27 megabit di informazione in un grammo di DNA, superando il precedente record di 1000 volte

di Andrea Bai pubblicata il , alle 12:23 nel canale Scienza e tecnologia
 

Gli scienziati George Church e Sriram Kosuri del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard sono stati capaci di stoccare quasi 700 kilobyte (più correttamente 5,27 megabit) di informazione in una sequenza di DNA raggiungendo una densità di informazione pari a 1 milione di gigabit per millimetro cubo. Si tratta del risultato di una ricerca pubblicata sulla rivista Science, che infrange inoltre il precedente record di stoccaggio di informazioni su DNA di oltre 1000 volte.

Da lungo tempo il DNA viene studiato come supporto per la conservazione di informazioni (del resto è la sua funzione biologica primaria) dal momento che le sue caratteristiche lo rendono piuttosto adatto per applicazioni di stoccaggio dati. In questo progetto di ricerca gli scenziati hanno codificato un libro dello stesso Church di oltre 53 mila parole, 11 immagine JPG e un programma JavaScript in sequenze di DNA. Le informazioni sono state dapprima convertite in comune linguaggio HTML ed in seguito "tradotte" in 5,27 milioni di bit.

Il DNA è costituito da monomeri organici chiamati nucleotidi che a loro volta si differenziano tra di loro a seconda delle basi azotate che li compongono. Le basi azotate presenti nel DNA sono chiamate adenina, guanina, citosina e timina. I 5,27 megabit di informazione sono stati quindi codificati impiegando un nucleotide per ciascun bit, laddove le basi adenina e timina rappresentano lo 0, mentre le basi guanina e citosina rappresentano l'1, e sequenziati in sezioni di 96 bit.

Ciascun blocco contiene inoltre un indirizzo a 19 bit per codificare il posizionamento del blocco nella sequenza complessiva. I ricercatori hanno sintetizzato molteplici copie di ciascun blocco allo scopo di migliorare la correzione d'errore. Una volta che tutte le informazioni sono state codificate nel DNA, questo è stato vincolato ad un chip mantenuto per tre mesi alla temperatura di 4°C e quindi dissolto e sequenziato. Ciascuna copia di ciascun blocco di nucleotidi è stata sequenziata 3000 volte in maniera da ottenere una corretta corrispondenza. In questo modo sull'ammontare di 5,27 megabit di informazione gli errori sono stati circoscritti ad appena 10 bit.

La procedura utilizzata dai ricercatori non può però essere utilizzata per operazioni di riscrittura, ma può essere impiegata solamente per applicazioni di stoccaggio dati a lungo termine. Oltre all'evidente vantaggio di una maggior densità di informazione, un altro punto a favore del DNA è rappresentato dal fatto che essendo una molecola biologica esso può essere sempre letto nel corso del tempo con le comuni tecniche e tecnologie della bioingegneria genetica.

Il rovescio della medaglia è però rappresentanto dal fatto che attualmente le tecnologie impiegate per sintetizzare e sequenziare il DNA sono piuttosto costose allontanando così la possibilità di utilizzarlo come sistema di stoccaggio di uso quotidiano.

47 Commenti
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Opteranium23 Agosto 2012, 12:28 #1
nulla di che stupirsi, la natura lo sapeva da un pezzo
TecnologY23 Agosto 2012, 12:33 #2
interessante.... è bello sapere che siamo ancora superiori alle macchine... chissà per quanto ancora
pabloski23 Agosto 2012, 12:37 #3
frenate i facili entusiasmi

hanno semplicemente codificati dei dati in blocchi da 96 bit, quindi per stoccare tutti i dati promessi occorrono migliaia di miliardi di sequenze di dna

buona fortuna nel recuperare/leggere quei dati

ciò che c'è di grandioso è che la natura ha trovato un modo per operare a livello nanotecnologico in modo efficace, riducendo gli errori possibili e comprimendo in maniera eccezionale le informazioni

ma non è nulla che non si possa fare usando, che so, i nanotubi di carbonio

ovviamente bisognerà affinare i processi di assemblaggio per ottenere la stessa efficienza del dna
sonountoro23 Agosto 2012, 12:49 #4

@ pabloski

Peccato che tu dimentichi tutto quell'apparato proteico (tradotto sempre dal DNA) che opera ininterrottamente per la sua manutenzione e correzione... un'operazione che l'uomo non potrà ancora riprodurre per diversi anni.

Insomma non sminuirei troppo l'operato della natura considerato che tutte le più importanti innovazioni tecnologiche sono arrivate grazie al tentativo di riprodurre quanto natura fa da millenni.
gd350turbo23 Agosto 2012, 12:51 #5
Ma solo io non capisco la correlazione tra 700 terabyte e 5,27 terabit

5.27 Terabit [Tb] = 674,56 Gigabyte [GB]
TheZeb23 Agosto 2012, 12:53 #6
oddio.... sono iscritto in un forum di mostri ....
sprik23 Agosto 2012, 13:05 #7
a parte il 700 terabyte != 5.27 terabit, ma nell'articolo originale parla di 5.27 milioni di bit, quindi 5.27 megabit...o sbaglio?
They first converted the book, program and images to HTML and then translated this into a sequence of 5.27 million 0s and 1s, and these 5.27 megabits were then sequenced into sections of nucleotides 96 bits long using one DNA nucleotide for one bit.
Mondoedox23 Agosto 2012, 13:06 #8
Originariamente inviato da: gd350turbo
Ma solo io non capisco la correlazione tra 700 terabyte e 5,27 terabit

5.27 Terabit [Tb] = 674,56 Gigabyte [GB]


Infatti, senza contare che a un certo punto si parla di "5,27 milioni di bit". Il che è, d'altra parte, il peso che all'incirca attribuirei a 53000 parole, 11 immagini e un programma JavaScript. Ma allora ciò significa che tali contenuti sono stati replicati un milione di volte per riempire il grammo di DNA.
Rimettete a posto gli ordini di grandezza, redazione!
corgiov23 Agosto 2012, 13:14 #9
Questa news ha appena messo in dubbio le teorie dello scanner genetico descritto nel libro The Genetic Scanner (di cui sono l’autore), dove si afferma che l’intero DNA di una persona sarebbe normalmente memorizzabile in una memoria di esigue dimensioni.
LORENZ023 Agosto 2012, 13:31 #10
ma che bel minestrone di numeri

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