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एक जीवित जीव के डीएनए में डिजिटल जानकारी का सफल भंडारण

हार्ड ड्राइव और अन्य डेटा स्टोरेज सिस्टम आज भारी मात्रा में जानकारी संग्रहीत करते हैं। हालांकि, अतीत में चुंबकीय टेप या फ्लॉपी डिस्क की तरह, ये डिवाइस समय के साथ आउटडेटेड हो सकते हैं और हम उन डेटा तक पहुंच खो देंगे जो हम उन पर एकत्र करते हैं। यही कारण है कि वैज्ञानिकों ने डेटा को विधि में बदलने के लिए एक विधि विकसित की है डीएनए एक जीवित जीव रिकॉर्ड करने के लिए। इस प्रकार का "विपुल भंडारण“शायद भविष्य के भविष्य में अप्रचलित नहीं हो जाएगा।

सैन फ्रांसिस्को में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के सेठ शिपमैन, जो काम में शामिल नहीं थे, ने कोलंबिया विश्वविद्यालय से अपने सहयोगियों के प्रदर्शन की प्रशंसा की, लेकिन बताते हैं कि इस तरह के सिस्टम को व्यावहारिक अनुप्रयोग मिलने से पहले यह एक लंबा समय होगा।

छवि स्रोत: पिक्साबे

आगे के विवरण में पाया जा सकता है प्रकृति। (https://www.nature.com/articles/s41589-020-00711-4)


वैज्ञानिक न केवल कल से डीएनए में डेटा के भंडारण के बारे में बात कर रहे हैं। डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक अम्ल एक बहुत ही आकर्षक माध्यम है। यह डेटा को सबसे शक्तिशाली हार्ड ड्राइव की तुलना में 1000 गुना अधिक घनत्व में पैक करने में सक्षम बनाता है, जिसका मतलब है कि आप अंतरिक्ष में 10 फिल्मों को नमक के दाने के आकार में स्टोर कर सकते हैं। चूंकि डीएनए भी जैविक प्रणालियों का एक केंद्रीय तत्व है, इसलिए यह उम्मीद की जानी चाहिए कि डेटा लिखने और पढ़ने की तकनीक समय के साथ सस्ती और अधिक परिपूर्ण हो जाएगी।

अब तक, वैज्ञानिकों ने डीएनए में डेटा लिखने के संयोजन में लोगों और शून्य के अनुक्रम का उपयोग किया है डीएनए बेस जोड़े तब डेटा को डीएनए में एनकोड किया जाता है। हालांकि, चूंकि डीएनए संश्लेषण की सटीकता लंबाई के साथ कम हो जाती है, 200-300 बेस जोड़े वाले डीएनए का संश्लेषण होता है। इनमें से प्रत्येक टुकड़े को एक विशिष्ट पहचानकर्ता दिया जाता है ताकि यह पता चले कि कुछ डेटा कहाँ स्थित है। यह बहुत महंगी विधि है। 3.500 मेगाबिट जानकारी संग्रहीत करने के लिए $ 1 तक का खर्च आता है, और डीएनए शीशियां समय के साथ ख़राब हो सकती हैं।



यही कारण है कि वैज्ञानिक जीवित जीवों के डीएनए में डेटा रिकॉर्ड करने की कोशिश करते हैं जो पीढ़ियों के बीच जानकारी देते हैं। 2017 में, कोलंबिया विश्वविद्यालय में हैरिस वांग की टीम ने लाभ उठाया CRISPR तकनीकफ्रुक्टोज की उपस्थिति की तरह जैविक संकेतों का पता लगाने के लिए। जब शोधकर्ताओं ने ई। कोलाई कोशिकाओं में फ्रुक्टोज को जोड़ा, तो एक्स्ट्राक्रोमोसोमल स्तरों में जीन की अभिव्यक्ति में वृद्धि हुई डीएनए अणु, तथाकथित प्लास्मिड।

फिर वायरस के खिलाफ जीवाणु का बचाव करने वाले घटक बहुत अधिक जीन अभिव्यक्ति के साथ प्लाज्मिड को काटते हैं, और इसका एक हिस्सा बैक्टीरिया के एक निश्चित हिस्से में चला गया डीएनएजो वायरल हमलों को याद करता है। यह अतिरिक्त टुकड़ा एक डिजिटल "1" का प्रतिनिधित्व करता था। यदि फ्रुक्टोज सिग्नल मौजूद नहीं था, तो हम एक डिजिटल "0" के साथ काम कर रहे थे।

चूंकि इस तरह से केवल कुछ डेटा बिट्स को बचाया जा सकता था, वैंग और उनके सहयोगियों ने अब फ्रक्टोज-आधारित प्रणाली को विद्युत के साथ बदल दिया। उन्होंने ई। कोलाई जीवाणु को इस तरह से संशोधित किया कि एक लागू वोल्टेज की प्रतिक्रिया में प्लास्मिड की अभिव्यक्ति बढ़ गई। इस तरह वे विद्युत रूप से बैक्टीरिया डीएनए में 72 बिट डेटा और "हैलो दुनिया!" संदेश को सांकेतिक शब्दों में बदलना कर सकते थे। लिखो। वैज्ञानिकों ने यह भी दिखाया कि वे ई। कोलाई को मिट्टी के सूक्ष्मजीवों के मानक मिश्रण में जोड़ सकते हैं और फिर एन्कोडेड संदेश को पढ़ने के लिए पूरी चीज़ को अनुक्रमित कर सकते हैं।

वांग इस बात पर जोर देते हैं कि यह शोध की शुरुआत है। हमारा वर्तमान डेटा स्टोरेज सिस्टम के साथ प्रतिस्पर्धा करने का इरादा नहीं है। वैज्ञानिकों के पास करने के लिए बहुत सारे काम हैं। उदाहरण के लिए, उन्हें कोशिका विभाजन के दौरान बैक्टीरिया में उत्परिवर्तन के कारण होने वाली गिरावट से जानकारी की रक्षा के लिए एक रास्ता खोजने की आवश्यकता होती है।