Is DNA the future of data storage? - Leo Bear-McGuinness

Перекладач: Maksym Kuzhdin Утверджено: Khrystyna Romashko

"Наука та повсякдення не можуть і не мають бути розділеними" (Розалінд Франклін)

Уявіть, що в результаті катастрофи людство відкинуло у кам’яний вік.

Let's say there's a disaster that sends humanity back to the Stone Age.

Can our knowledge and history survive?

Чи збережемо ми свої знання та історію?

The printed page will decompose.

Папір скоро розкладеться,

Hard drive storage will deteriorate.

Жорсткі диски розваляться,

Even stones will eventually crumble.

Навіть камені рано чи пізно розкришаться.

But we might have something inside us that can outlast these physical limitations:

Але прямо всередині нас може зберігатися те, що переживе усі фізичні обмеження -

deoxyribonucleic acid.

дезоксирибонуклеїнова кислота.

DNA already stores our biological information.

ДНК вже зберігає нашу біологічну інформацію.

From eye color to skin tone, it programs our entire bodies.

Вона програмує усе наше тіло, від кольору очей до кольору шкіри.

DNA is made of four organic bases:

ДНК складається з чотирьох органічних основ:

adenine,

аденіну,

guanine,

гуаніну,

cytosine,

цитозину

and thymine,

та тиміну,

or A, G, C, and T.

або А, Г, Ц і Т.

The specific sequence of these bases into groups of three, known as codons,

Особливі послідовності цих основ в групах по три, які називаються кодонами,

gives our cells instructions to make each of the proteins in our bodies.

вказують клітинам, як створювати будь-який з білків в нашому організмі.

But this code can be used for other things, too,

Ці коди можна використовувати і для інших цілей, скажімо,

like secret messages.

для шифрування повідомлень.

In 1999, scientists in New York created an alphabet

В 1999 році науковці з Нью-Йорку розробили алфавіт,

in which each of the 64 possible DNA codons

в якому кожному із 64 можливих кодонів ДНК

substituted for a specific letter, number, or grammar symbol.

відповідала літера, цифра чи розділовий знак.

They spliced a 22-character message into a long strand of DNA

Вони вставили повідомлення з 22 символів у довгий ланцюг ДНК

and surrounded it with specific genetic markers.

і оточили його особливими генетичними маркерами.

They then hid the DNA over a period in a type-written letter

Після цього вони сховали ДНК біля крапки в надрукованому на машинці листі

with only a small smudge to give the location away.

та додали маленьку пляму, аби вказати місце розташування кислоти.

They mailed the letter back to themselves.

Цей лист вони відправили собі ж поштою.

Then they examined the letter looking for the DNA strand.

Отримавши його, вони дослідили папір, аби знайти ланцюг ДНК.

Once the DNA strand was located, they found the genetic markers.

Після того, як ланцюг було знайдено, в ньому виявили генетичні маркери.

Then, they sequenced the DNA and successfully decoded the message.

Тоді вони секвенували ДНК і успішно прочитали повідомлення.

It soon became obvious that DNA cryptography

Стало очевидним, що за допомогою ДНК

could code for much more than simple text.

можливо зашифрувати не лише простий текст.

By translating the 1's and 0's of binary code into DNA codons,

Перекладаючи 1 та 0 з двійкового коду на мову кодонів ДНК,

digital data could be programmed into synthetic DNA,

цифрові дані можна програмувати на синтетичних ДНК

then decoded back into its original form.

і потім переводити у вихідний вигляд.

In 2012, UK scientists encoded 739 kilobytes of computer files

У 2012 році вчені з Великобританії закодували 739 кілобайт файлів

into DNA strands,

у нитки ДНК.

including all 154 Shakespeare sonnets

Цими файлами були усі 154 сонети Шекспіра

and an excerpt from Martin Luther King's "I Have a Dream" speech.

та уривок з промови Мартіна Лютера Кінга "У мене є мрія".

And four years later, researchers at Microsoft and the University of Washington

Чотири роки потому дослідники з Майкрософт та Вашингтонського університету

broke that record.

перевершили цей рекорд.

They used binary coding to capture a whopping 200 megabytes of data,

Користуючись двійковим кодом, вони зашили аж 200 мегабайт інформації,

including the Universal Declaration of Human Rights

включаючи Загальну декларацію прав людини

and a high-def OK Go music video,

та кліп групи OK GO у високій якості,

all in strings of DNA.

прямо в ДНК.

As far as storage capacity goes,

За своєю місткістю

DNA stands out because of the surprising amount of information it can hold

ДНК вирізняється з-поміж інших, адже вона зберігає дивовижні об’єми даних,

in so little space.

займаючи дуже мало місця.

The current theoretical limit of DNA'S storage capacity is so high

Зараз вважається, що ємність ДНК є настільки великою,

that you could fit 100 million HD movies on a pencil eraser.

що в об’єм завбільшки з гумку для олівця поміститься 100 мільйонів HD фільмів.

It's even conceivable that one day we could fit all of the information

Цілком можливо, що колись усю інформацію,

currently on the Internet

яку ми маємо в Інтернеті зараз,

into the space of a shoe box.

можна буде помістити в коробку з-під взуття.

Also, computers and the magnetic tape and discs that their information is stored on

Крім того, комп’ютери, магнітні плівки та диски, на яких зберігається інформація,

only last for a few decades, at most, before degrading and becoming unreliable.

функціонують лиш декілька десятиліть, після чого псуються та стають ненадійними,

Meanwhile, DNA has a half-life of 500 years,

тоді як ДНК за 500 років розкладеться лиш наполовину.

meaning that's how long it takes for half of its bonds to break.

Лиш уявіть, як довго зможе зберігатися інформація!

And if left in a cold and dark environment,

А якщо зберігати кислоту у холодному та темному приміщенні,

DNA could potentially last for hundreds of thousands of years.

то вона потенційно може лежати сотні тисяч років.

And if that isn't long enough,

А якщо цього не буде достатньо,

scientists experimented with having synthetic DNA auto-reproduce.

то науковці вже експериментують з самовідтворенням синтетичної ДНК.

After creating their own strands of DNA

Вони створили власний ланцюжок

that spelled out the lyrics to the children's song "It's a Small World,"

та закодували у нього слова дитячої пісеньки "Маленький світ",

they placed them into the genome of a microbe nicknamed Conan the Bacterium.

а потім помістили його в геном мікроба на ім'я конан-бактерія.

Conan belongs to a species which can survive in a vacuum,

Ця істота може вижити у вакуумі

or without water, for six years,

чи без води протягом шести років,

or come out unscathed after being exposed to a dose of radiation

або витримувати дози радіації

1,000 times that which would kill a human.

у 1,000 разів сильніші за ті, що можуть вбити людину.

According to the experiment,

Експеримент показав,

the bacterium was able to reproduce at least 100 generations without data loss.

що бактерія здатна відтворювати інформацію без жодних втрат принаймні сто поколінь.

Theoretically, if the organism had redundant copies of the information

Теоретично, якби організм мав запасні копії інформації,

that could be used to automatically correct mistakes,

це допомагало б автоматично виправляти помилки,

the information could stay preserved even longer.

і інформація залишалася б незмінною навіть довше.

So one day, you might be able to create a living, growing, knowledge archive

Отож одного дня у вас може з'явитися можливість створити живий архів знань

in your own backyard,

на вашому задньому дворі,

and its seeds might carry your family's history,

і його насіння буде зберігати історію вашої сім'ї

a detailed breakdown of the world's political upheavals,

або детальну розповідь про політичні перевороти у світі,

or the sum of humanity's knowledge into forests and across continents.

а усі накопичені людством знання ростимуть у лісах на всіх континентах.

Perhaps even into the far reaches of space.

Можливо, ми навіть зможемо доставити їх у найдальші куточки Всесвіту.

Though we might one day disappear, perhaps our legacy can still live on,

Колись людство зникне, але наша спадщина зможе зберегтися

if anyone would think to find it.

якщо хтось колись захоче її знайти.