How to preserve our DNA data for 1000 years?

2022-11-24 21:53:00, Kuriozitete CNA

"When you store your DNA in the refrigerator, you may find yourself strange." Dina Zielinski, a scientist in human genomics at the French National Institute of Health and Medical Research, holds a small vial in her Paris home in front of her laptop camera for me to see on our video call.

I have a hard time telling. But she tells me I should be able to see a mostly clear, light film at the bottom of the bottle. This is DNA. But this DNA is special. It does not store code from a human genome, nor from any animal or virus.

Ajo është një lloj muzeu dixhital. “Kjo do të zgjasë lehtësisht me dhjetëra apo ndoshta qindra vjet”- thotë Zielinski. Gjatë dekadës së fundit ka pasur një mori studimesh se si mund t’i ruanim të dhënat dixhitale brenda vargjeve të ADN-së.

Tashmë shkencëtarët kanë koduar tek ADN filmat, librat dhe sistemet operative kompjuterike. Madje Netflix e ka përdorur atë për të ruajtur një episod të serisë së tij thriller të vitit 2020 “Biohackers”. Informacioni i ruajtur në ADN përcakton se çfarë do të thotë të jesh njeri (ose ndonjë specie tjetër).

Por shumë ekspertë argumentojnë se ADN ofron një formë ruajtje tepër kompakte, të qëndrueshme dhe afatgjatë, që mund të zëvendësojë format e shumta të mediave dixhitale jo të besueshme që kemi në dispozicion, të cilat kanë vazhdimisht probleme dhe kërkojnë sasi të mëdha energjie për t’u ruajtur.

Ndaj disa studiues po eksplorojnë mënyra të tjera se si mund t’i ruajmë të dhënat përgjithmonë, si për shembull duke e “gdhendur” informacioni në rruaza qelqi tepër të qëndrueshme. Por për sa kohë mund të ruhen në fakt këto të dhëna, dhe a mund të mbështetemi vërtet tek to për të ruajtur grupet e të dhënave që prodhohen sot nga njerëzimi për pasardhësit tanë?

Ndërsa po ecim drejt një bote gjithnjë e më të dixhitalizuar, po rritet shumë mbështetja jonë tek të dhënat. Filmat, fotografitë, faqet e internetit, dokumentet e biznesit, të dhënat kritike të sigurisë. Gjithçka që përdorim është e dixhitalizuar dhe ne po përdorim gjithnjë e më shumë prej saj.

Shumica e grupeve të të dhënave që kemi prodhuar, ruhen si 1 dhe 0 në shirita magnetikë si disqet e dikurshme. Por kjo është larg të qeni një zgjidhje ideale. Së pari ç’magnetizimi është një problem serioz. Magnetët e përhershëm humbasin gradualisht fushën e tyre magnetike.

Prandaj për të ruajtur të dhënat në mënyrë të besueshme, është e rëndësishme që të ky informacion të ruhet sërish në këto disqe çdo disa vjet. “Ruajtja zgjat mesatarisht ndoshta 10- 20 vjet, ose ndoshta 50 vite nëse jeni me fat dhe nëse kushtet janë perfekte”- thotë Zielinski.

Po ashtu ruajtja e të dhënave bëhet në qendra të mëdha të dhënash, që përdorin sasi të mëdha energjie, diçka kjo jo ideale në një botë të prirur ndaj krizave energjetike. Njerëzit duan t’i ruajnë të dhënat për një periudhë të gjatë për një sërë arsyesh.

Njëra është shkenca. Studiuesit po gjenerojnë sasi të paprecedenta të dhënash, dhe sa më shumë të kenë aq më mirë është. Radioteleskopët dhe përshpejtuesit e grimcave si LHC në Organizatën Evropiane për Kërkime Bërthamore (CERN) në kufirin midis Francës dhe Zvicrës, gjenerojnë një mori të dhënash dhe shkencëtarët duan t’i ruajnë të gjitha ato thotë Laçesar Ionkov, shkencëtar kompjuterësh që punon për ruajtjen e të dhënave të ADN-së në Laboratorin Kombëtar të Los Alamos, SHBA. Vetëm LHC prodhon 90 petabajt (90 milionë gigabajt) në vit.

Ne zakonisht e shohim ADN-në si një mënyrë për të ruajtur informacionin gjenomik. Por tani shumë studiues janë të ngazëllyer nga mundësia e ruajtjes së sasive të mëdha të të dhënave dixhitale. “ADN-ja është optimizuar gjatë 3.7 miliardë viteve të fundit, ndërsa epoka e informacionit, nisi vetëm në vitet 1950. Për më tepër, fakti që ne mund të rikuperojmë fragmente të ADN-së nga kafshët milionavjeçare si mamuthët e leshtë, që na japin të dhëna kuptimplota rreth gjenomit të tyre tregon se ADN-ja është tepër e qëndrueshme”- thotë Zielinski.

Gjysma e jetës së ADN-së – koha që duhet për t’u degraduar përgjysmë – është rreth 500 vjet në një fosil të mirë-ruajtur, gjë që do të thotë se ADN-ja do të pushojë së qeni e palexueshme pas rreth 1.5 milion vjetësh. Gjithsesi ADN-ja është tepër e brishtë dhe kushtet që çojnë në fosilizim janë jashtëzakonisht të rralla.

Ajo mund të mbrohet duke u mbyllur brenda materialeve të tjera si rruazat prej qelqi. Robert Gras, studiues në Universitetin ETH Cyrih, Zvicër, dhe ekipi i tij kanë treguar se këto rruaza e mbrojnë ADN-në si nga kimikatet ashtu edhe nga nxehtësia.

Një përfitim tjetër i madh i ADN-së është se ajo është një ‘magazinë’ tepër e dendur. Sipas Ionkov, 33 zetabajt të dhëna që vlerësohet se njerëzit do të kenë prodhuar deri në vitin 2025 (pra 3.3 e ndjekur nga 22 zero) mund të shtrydhen në madhësinë e një topi ping-pongu përmes ruajtjes brenda ADN-së.

Ai beson se ruajtja e këtij informacioni në ADN mund të jetë vetëm disa dekada larg. Sigurisht, sfidat për momentin janë të mëdha. Siç thuhet në një studim të vitit 2018, ndërsa ADN-ja ka një potencial të madh si një pajisje për ruajtjen e të dhënave të së ardhmes, duhet të zgjidhen pengesa të shumta si “kostot e tepruara, mekanizmat e ngadaltë të shkrimit dhe leximit, dhe cënueshmëria ndaj mutacioneve ose gabimeve”.

Procesi i konvertimit të të dhënave dixhitale në ADN, ka të bëjë në thelb me shndërrimin e tyre në një alfabet të ADN-së. ADN-ja përbëhet nga katër molekula të njohura si nukleotide ose baza: Adenina (A), Citozina (C), Guanina (G) dhe Timina (T), të bashkuara së bashku në sekuenca të ndryshme në një varg të gjatë.

“Mënyra më e zakonshme për ta kthyer informacionin dixhital në kod të ADN-së kërkon thjesht konvertimin e 0-ve dhe 1-ve të kodit dixhital në këto 4 shkronja, dhe më pas sintetizimin e ADN-së për t’u përputhur. Ju mund të përdorni A për të përfaqësuar për shembull 00; T për të përfaqësuar 01; G për të përfaqësuar 10 dhe C për 11-ën”- thotë Milenkovic.

Më pas mund të marrësh çdo përmbajtje dixhitale që ekziston në mënyrë klasike në një disk, një kasetë ose një usb, mund të kthehet në alfabet me 4 shkronja. Në një studim të vitit 2017 Zielinksi dhe kolegët e saj ruajtën një punim shkencor, një film 1-minutësh, një sistem operativ kompjuterik, virus kompjuterik dhe një kartolinë dhuratë nga Amazon, në total rreth 2 MB në ADN duke përdorur pikërisht këtë metodë.

Natyrisht pengesa e madhe për ruajtjen e shumë të dhënave në ADN është kostoja, e cila është shumë më e lartë sesa ruajtja e të dhënave në servera apo disqe të ngurtë. Zielinksit i kushtoi 7.500 dollarë ruajtja e 5 artikujve dixhital. Që të jetë konkurrues me mediat e zakonshme dixhitale, kjo kosto do të duhet të ulet ndjeshëm.

Prandaj shkencëtarët po punojnë tashmë për të rritur numrin e molekulave të ADN-së që mund të shkruhen në të njëjtën kohë. Një opsion tjetër që shmang plotësisht sintezën është mundësia e ruajtjes së të dhënave në një ADN natyrale që thjesht është redaktuar./CNA.al Burimi: BBC