باحثون يقدمون طريقة ثورية لتخزين البيانات في الحمض النووي

تمكن فريق من الباحثين من جامعة بكين ومؤسسات أخرى من تطوير طريقة مبتكرة لتخزين البيانات الرقمية في الحمض النووي. 

تعتمد هذه الطريقة على عملية طبيعية تُعرف بـ "المثيلة" (Methylation) دون الحاجة إلى تصنيع سلاسل مخصصة من الحمض النووي.

فكرة المشروع وتفاصيل العملية

تستند هذه التقنية الجديدة إلى دراسة نشرت في مجلة Nature، حيث تم استغلال عملية المثيلة لطباعة المعلومات مباشرة على الحمض النووي الموجود، مما يمهد الطريق لتقنيات جديدة في تخزين البيانات. 

تعتبر المثيلة نوعًا من التفاعلات الكيميائية التي يتم من خلالها إضافة مجموعة الميثيل إلى الحمض النووي، وتُستخدم عادةً لتنظيم نشاط الجينات دون تغيير الشفرة الوراثية نفسها.

تقليديًا، يتطلب تخزين البيانات في الحمض النووي تحويل البيانات الرقمية إلى تسلسل من القواعد النووية الأربعة: A، C، T، وG. 

بعد ذلك، يتم تصنيع هذه السلاسل كيميائيًا في المختبر باستخدام عملية تُعرف باسم "التخليق الجديد" (de novo synthesis). 

على الرغم من أن هذه العملية قد شهدت تقدمًا كبيرًا، إلا أنها تبقى بطيئة ومكلفة وتعرض البيانات للأخطاء، مما يجعلها غير مناسبة للاستخدام على نطاق واسع.

نجح الباحثون في تجاوز هذه التحديات من خلال استخدام المثيلة لإعادة كتابة الحمض النووي الموجود بطريقة طبيعية. تم الاعتماد على 700 قطعة من الحمض النووي كمكونات بناء فريدة في نظام التخزين الجديد. 

من خلال تجميع هذه القطع بشكل انتقائي على قالب رئيسي من الحمض النووي، تمكن الفريق من ترميز البيانات الرقمية، ثم تستخدم إنزيمات معينة لإضافة مجموعات الميثيل في مواقع محددة، مما يحدد الحمض النووي بتسلسل مُرغوب من 1 و0، وهو ما يمثل البيانات الرقمية.

أظهرت التجارب التي أجراها الفريق قدرة على تخزين صور عالية الدقة واستعادتها، بما في ذلك صورة لحيوان الباندا ورسم صيني قديم، بدقة تصل إلى 97.47%، كما حققوا سرعة كتابة بيانات بلغت نحو 350 بِت لكل تفاعل، متجاوزين بذلك سرعة كتابة البيانات في آلية "التخليق الجديد".

على الرغم من أن التخزين الإلكتروني التقليدي لا يزال أسرع وأقل تكلفة، إلا أن هذه الطريقة الجديدة تقدم خطوة كبيرة نحو الاستفادة من الحمض النووي كمخزن طبيعي للبيانات. 

بفضل الاعتماد على قوالب الحمض النووي الموجودة، يمكن أن تكون هذه الطريقة أقل تكلفة من الناحية النظرية، مما يزيد من جاذبيتها كمنافسة حقيقية في سوق تخزين البيانات.

أفاد الباحثون أن نظام "epi-bit" الذي ابتكروه يمثل إطارًا ذا إمكانات مستقبلية لتخزين المعلومات الجزيئية باستخدام وحدات جاهزة. 

ومع بدء دخول تقنية تخزين البيانات في الحمض النووي في مرحلة التسويق، يمكن أن تصبح أنظمة تخزين البيانات عبر المثيلة وسيلة عملية لتخزين البيانات بشكل فعال ومستدام وبأسعار أقل من تصنيع الحمض النووي من البداية.

تُظهر هذه التطورات العلمية كيف يمكن للابتكارات في مجال الحمض النووي أن تغير الطريقة التي نتعامل بها مع البيانات وتخزينها، مما قد يؤدي إلى حلول أكثر استدامة في المستقبل.