Tabiat, DNA biçiminde verilerin iyi mi yerden tutum sağlayacak şekilde ve uzun vadeli olarak saklanabileceğini göstermektedir. Biyoinformatik uzmanları bilgisayar teknolojisi için DNA çipleri geliştiriyorlar. Araştırmacılar, moleküler biyoloji, nanoteknoloji, yeni polimerler, elektronik ve otomasyonun dizgesel gelişimle bir araya getirilmesinin, birkaç yıl içinde DNA veri depolamasını günlük kullanım için iyi mi kullanışlı hale getirebileceğini gösteriyor.
Kalıtsal molekül DNA, oldukça ufak bir alanda oldukça oranda bilgiyi uzun süreler süresince saklayabilir. Bundan dolayı bilim adamları ortalama on senedir bilgisayar teknolojisi için, mesela verilerin uzun vadeli arşivlenmesi için DNA çipleri geliştirme hedefinin ardında koşuyorlar. Bu tür çipler, depolama yoğunluğu, uzun yaşam ve sürdürülebilirlik açısından geleneksel silikon bazlı çiplerden daha üstün olacaktır.
Bir DNA zincirinde yeniden eden dört temel yapı taşı bulunur. Bu blokların belirli bir dizisi, tıpkı tabiatın yapmış olduğu şeklinde, bilgiyi kodlamak için kullanılabilir. Bir DNA çipi oluşturmak için karşılık gelen kodlanmış DNA’nın sentezlenmesi ve stabilize edilmesi gerekir. Eğer bu iyi çalışırsa, data oldukça uzun bir süre süresince korunur; araştırmacılar bunun birkaç bin yıl bulunduğunu varsaymaktadır. Bilgiler, dört temel yapı taşının sırasının otomatikman okunması ve kodunun çözülmesiyle elde edilebilir.
Hangi zorlukların aşılması gerekiyor
Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg Biyoenformatik Kürsüsü başkanı Profesör Thomas Dandekar, “Yüksek kapasiteli ve uzun ömürlü dijital DNA veri depolamanın mümkün olduğu gerçeği son yıllarda birkaç kez kanıtlandı” diyor. “Sadece depolama maliyetleri yüksek, megabayt başına 400.000 ABD dolarına yakın ve DNA’da depolanan bilgiler yalnızca yavaş bir halde geri alınabiliyor. Veri miktarına bağlı olarak saatler, hatta günler sürüyor.”
DNA veri depolamasını daha uygulanabilir ve pazarlanabilir hale getirmek için bu zorlukların üstesinden gelinmelidir. Bunun için uygun araçlar ışık kontrollü enzimler ve protein ağı tasarım yazılımlarıdır. Thomas Dandekar ve başkan ekibi üyeleri Aman Akash ve Elena Bencurova, dergide kısa sürede gösterilen bir incelemede bunu tartışıyorlar Biyoteknolojide Trendler.
Dandekar’ın ekibi DNA’nın bir veri deposu olarak geleceği olduğuna inanıyor. Dergide JMU araştırmacıları, moleküler biyoloji, nanoteknoloji, yeni polimerler, elektronik ve otomasyonun dizgesel gelişimle bir araya getirilmesinin, DNA veri depolamasını birkaç yıl içinde günlük kullanım için iyi mi kullanışlı hale getirebileceğini gösteriyor.
Nanoselülozdan yapılmış DNA çipleri
JMU Biocentre’da Dandekar’ın ekibi, yarı iletken, bakteriyel olarak üretilen nanoselülozdan yapılmış DNA çipleri geliştiriyor. Profesör, “Kavram kanıtımızla, mevcut elektronik ve bilgisayar teknolojisinin iyi mi kısmen moleküler biyolojik bileşenlerle değiştirilebileceğini gösterebiliriz” diyor. Bu şekilde sürdürülebilirlik, tam geri dönüştürülebilirlik ve elektromanyetik darbelere yada elektrik kesintilerine karşı bile yüksek sağlamlığın yanı sıra, DNA gramı başına bir milyar gigabayta kadar yüksek bir depolama yoğunluğu da elde edilebilir.
Thomas Dandekar, DNA çiplerinin gelişimini son aşama ilgili olarak değerlendiriyor: “Moleküler biyolojiyi elektronik ve yeni polimer teknolojisiyle birleştiren bu yeni tür sürdürülebilir bilgisayar teknolojisine sıçrama yaparsak, sadece uzun solukta bir uygarlık olarak var olabiliriz.”
İnsanlık için mühim olanın, gezegen sınırları ve çevreyle uyumlu döngüsel bir ekonomiye geçmek bulunduğunu söylemiş oldu. “Bunu 20 ila 30 yıl içinde başarmamız gerekiyor. Çip teknolojisi bunun mühim bir örneği sadece e-atık ve çevre kirliliği olmadan çip üretmeye yönelik sürdürülebilir teknolojiler hemen hemen olgunlaşmadı. Nanoselüloz çip konseptimiz buna kıymetli bir katkı sağlıyor. Yeni makalede konseptimizi eleştirel bir halde inceledik ve araştırmalardan elde edilmiş güncel yeniliklerle onu daha da geliştirdik.”
DNA depolama ortamının daha da iyileştirilmesi
Dandekar’ın ekibi şu anda yarı iletken nanoselülozdan yapılmış DNA çiplerini, geliştirdikleri tasarımcı enzimlerle daha da iyi bir halde birleştirmek için çalışıyor. Enzimlerin daha da geliştirilmesi gerekiyor. “Bu şekilde, DNA depolama ortamının daha iyi ve daha iyi kontrolünü sağlamak ve üstünde daha çok depolama yapabilmek, bununla birlikte maliyetlerden tutum etmek ve böylece adım adım günlük yaşamda bir depolama ortamı olarak ergonomik kullanıma olanak sağlamak istiyoruz.”
Açıklanan emek harcama, Alman Araştırma Vakfı (DFG) ve Özgür Bavyera Eyaleti tarafınca mali olarak desteklenmektedir. Mühim ortaklık ortakları, Saint Petersburg’daki Devlet Informasyon Teknolojileri, Mekanik ve Optik Üniversitesi’nde (ITMO) profesör olan Sergey Shityakov, Universidad Autonoma de Madrid’den PhD Daniel Lopez ve Freiburg Üniversitesi ve BioCopy GmbH’den Dr. Günter Roth’tur. (Emendingen).
Source: www.sciencedaily.com