Mokslas ir IT

2021.07.09 19:30

Kaip mokslas daro stebuklus – visi pasaulio duomenys dabar jau galėtų tilpti į kišenę

Patricija Kilminavičienė, LRT.lt2021.07.09 19:30

Skaitmeninės informacijos įrašymo į DNR molekules metodai yra itin sparčiai tobulinama biologinių ir skaitmeninių technologijų tyrimų sritis. Lietuvos įmonė „Genomika“, plėtojanti DNR nuskaitymo metodus, naujųjų technologijų galimybes pademonstravo pirmoji mūsų šalyje: jaunieji tyrėjai į DNR įrašė Lietuvos himną ir jį padovanojo Lietuvai. Kaip tai įmanoma?

Skaitmeninę informaciją galima paversti genetiniu kodu

Kaip teigė prie projekto dirbantis mokslininkas Povilas Sakalauskas, kiekviena skaitmeninė rinkmena yra sudaryta iš binarinio kodo – nulių ir vienetų sekos. Lygiai taip pat ir Lietuvos „Tautiškos giesmės“ MP3 rinkmenos formatas yra sudarytas iš jų, šią seką ir atpažįsta kompiuteris.

„Mes galime panaudoti tam tikrus algoritmus ir nulių bei vienetų seką paversti genetiniu kodu. Genetinis kodas yra keturių raidžių seka – A, T, C ir G. Turėdami konkrečią genetinio kodo seką galime susintetinti tokią molekulę, kurioje ir bus užkoduota mums norima informacija, šiuo atveju „Tautiška giesmė“.

Pavyzdžiui, 01 derinys gali būti nukleotidas G, 11 – T. Visas kodas transformuojamas panašiu principu ir susintetinama tokia DNR molekulė, tokia seka, kuria užkoduojama tam tikra informacija“, – dėstė P. Sakalauskas.

Jis paaiškino, kad susintetinta DNR yra išdžiovinama šaltuoju būdu, paprasčiau tariant, paverčiama milteliais ir perkeliama į specialią kapsulę. Norint nuskaityti jos informaciją, reikia atlikti tam tikrą procedūrą.

„Žinoma, yra toks ganėtinai sudėtingas protokolas, tačiau paskutinis atkodavimo etapas vyksta specialiu prietaisu. Nuskaitomas genetinis kodas, tų raidelių seka, toliau jau algoritmais atkuriama ta skaitmeninė rinkmena“, – kalbėjo tyrėjas.

Įrašyti informaciją į molekulę užtrunka apie parą

Kaip pasakojo tyrėja Raminta Antanynienė, „Genomika“ naudoja į delną telpantį prietaisą, tačiau standartiškai šiam tikslui pasitelkiamas didelis sekvenatorius, kurį turi nedaugelis – tik pagrindinės laboratorijos. Tokia įranga yra labai brangi, reikalauja specialių laboratorinių sąlygų tyrimui atlikti.

„Prietaisas, su kuriuo mes šiuo metu dirbame, yra mažas, paprastas, mobilus ir labai pigus. Jam nereikia ypatingų laboratorinių sąlygų, gali būti tiesiog prijungiamas prie kompiuterio per USB jungtį“, – sakė R. Antanynienė.

Įrašyti į molekulę informaciją, anot pašnekovo, užtrunka maždaug parą. Šiuo metu tai dar nėra labai greita technologija. Tačiau, jeigu palygintume, kiek šis procesas užtrukdavo prieš 10 ar daugiau metų, tai galima sakyti, kad pažanga – didžiulė.

Pavyzdžiui, pirmas žmogaus genomo nuskaitymas užtruko 13 metų, buvo užbaigtas 2013-aisiais ir jo kaina siekė apie 3 milijardus JAV dolerių. Naudojant šiuolaikines sekoskaitos priemones, analogišką darbą galima atlikti per 1–2 paras, o kaina siektų 1–1,5 tūkst. eurų.

Galima saugoti didžiulius archyvus

Pasak P. Sakalausko, skaitmeninės informacijos saugojimas DNR molekulėje yra perspektyvi sritis ir jos galimybės yra išties didelės. Praktiškai tokį saugojimo būdą galima pasitelkti norint sandėliuoti didžiulius informacijos archyvus, kuriems nereikia didelio nuskaitymo greičio ir tos informacijos dažnai neprisireikia.

„Dabar šią technologiją galima pritaikyti daugiau ilgalaikiam saugojimui. Kadangi pozicionuojama kaip ateities technologija, manoma, kad ji leis greičiau ir pigiau atlikti DNR sintezės ir nuskaitymo procesus, jie kainuos žymiai mažiau“, – aiškino P. Sakalauskas.

Nors DNR molekulė atrodo labai maža, mokslininkų skaičiavimais, į vieną gramą DNR maksimaliai galima įrašyti 455 eksabaitus duomenų. Tai išties milžiniškas kiekis. Mokslininkai įvardijo, kad netgi yra metafora, jog visi pasaulio duomenys tokiu būdu galėtų tilpti į kišenę.

P. Sakalausko teigimu, kiekvienais metais skaitmeninių duomenų kiekis padidėja 20–30 proc., todėl vis sudėtingiau kaupti ir saugoti gaunamą informaciją. Dėl to informacinių technologijų milžinės labai domisi ir daug investuoja į šį duomenų saugojimo metodą. Galima tikėtis, kad jis bus imtas taikyti labai plačiai.

Negana to, tai galima pavadinti ir vienu saugiausių būdų saugoti informaciją, kas yra itin aktualu šiais laikais, kai kibernetinių incidentų pasitaiko kone kasdien. Kadangi duomenys laikomi molekulėje, joks piktavalis prie jų taip paprastai neprieis.

Mums svarbus tikslumas ir sklandi tekstų kalba. Jei pastebėjote klaidų, praneškite portalas@lrt.lt