Английский критик Сэмюэл Джонсон (Samuel Johnson) однажды назвал творчество Шекспира «зеркалом жизни». Что ж, теперь слова Барда переведены на основной язык, на котором говорит жизнь, – ученые записали 154 сонета Шекспира на крошечных цепочках ДНК.
Все началось с беседы в пивной. Как-то раз ученые из Европейского института биоинформатики Юэн Берни (Ewan Birney) и Ник Голдман (Nick Goldman) решили встретиться, чтобы выпить пива и обсудить одну проблему.
Их институт собирает огромную базу генетической информации: тысячи и тысячи генов самых разных живых существ. Эти данные, которые хранятся на потребляющих много электричества жестких дисках, дорого обходятся исследовательской структуре.
«Объемы данных, которые мы должны хранить растут по экспоненте - в отличие от нашего бюджета», - объясняет Голдман.
Эта проблема стоит перед многими крупными компаниями, архивы которых постоянно расширяются. Между тем решение было у исследователей буквально перед глазами – они каждый день с ним работали.
«Мы поняли, что сама ДНК – крайне эффективный способ хранить информацию», - говорит Голдман.
ДНК – это жесткий диск природы, постоянное хранилище генетической информации, записанной химическим языком. В алфавите ДНК всего четыре буквы — четверка нуклеотидов, которые обычно обозначаются как A, C, G и T.
От того, в каком порядке будут располагаться эти буквы, зависит, какие инструкции получат наши клетки. Примерно 3 миллиарда этих букв составляют человеческий геном — полную инструкцию к нашему существованию. Эта информация присутствует в каждой клетке наших тел. ДНК в миллионы раз компактнее, чем жесткий диск вашего компьютера.
Перед Голдманом и его коллегами стояла задача сделать так, чтобы ДНК хранила цифровой файл вместо генетической информации.
«После второй кружки пива мы начали делать записи на салфетках и набросали в итоге некоторые идеи насчет того, как этого можно добиться», - вспоминает Голдман.
Они начали с текстового файла, содержащего один из сонетов Шекспира. На основном компьютерном языке он выглядел как последовательность нулей и единиц. С помощью простого шифра ученые перевели эти нули и единицы в буквы ДНК.
После этого они сделали то же самое с остальными сонетами Шекспира, аудиозаписью речи Мартина Лютера Кинга «У меня есть мечта» и фотографией своего офиса. Полученный код они послали в биотехнологическую компанию Agilent Technologies. Фирма синтезировала ДНК и послала ее обратно Голдману.
«Сперва я подумал, что они что-то перепутали, потому что я получил от них крошечные пробирки, которые выглядели абсолютно пустыми», - говорит Голдман.
Однако ДНК в пробирках все-таки обнаружилась – это были крошечные крупинки на самом дне. Чтобы прочесть сонеты, ученые просто определили последовательность нуклеотидов в ДНК и перекодировали результат обратно на компьютерный язык. Все файлы оказались на 100% целыми и не содержали ошибок.
Они опубликовали свои результаты в журнале Nature, присоединившись к другим исследовательским группам, экспериментирующим с хранением информации в ДНК. Ранее в этом году генетик из Гарварда Джордж Черч (George Church), один из создателей проекта «Геном человека», закодировал в ДНК HTML-файл своей новой книги.
Метод Голдмана и Берни предусматривает, что полоски ДНК должны дублироваться и накладываться друг на друга для дополнительной страховки от ошибок. По их словам, процесс записи легко можно будет запустить в больших масштабах.
Если взять все, что когда-либо было написано человечеством – это примерно 50 миллиардов мегабайт текста, — и перевести это в ДНК, получившийся носитель информации будет весить меньше зернового батончика.
«Проблема не в том, чтобы поместить в ДНК много информации, проблема в том, чтобы найти на это деньги», - полагает Голдман.
Agilent не сообщает, сколько стоил синтез ДНК для этого проекта, но, по оценкам исследователей, речь должна была идти примерно о 12,4 тысячи долларов за мегабайт.
«Пока такое хранение информации стоило бы невероятно дорого – но только пока», - отмечает Голдман.
Голдман и его коллеги, занимающиеся проблемами, связанными с ДНК, отлично знает, что стоимость синтеза ДНК стремительно падает. По мнению ученых, возможно, уже через 10 лет крупные компании начнут считать, что держать архив в виде ДНК будет дешевле, чем возиться с целой комнатой жестких дисков.
