ذخیره‌سازی در DNA؛ پروژه زیست‌دیجیتالی مایکروسافت

دی‌ان‌ای‌ها (DNA) مولکول‌هایی هستند که دستورالعمل‌های ژنتیکی لازم برای رشد، پرورش، عملکرد و بازتولید موجودات زنده را در خود حمل می‌کنند. شاید تا همین چند سال پیش کمتر کسی تصور می‌کرد که واقعا روزی بتوانیم داده‌های دنیای خود را در مقیاسی وسیع، نه روی رسانه‌های ذخیره‌سازی دیجیتال بلکه درون دی‌ان‌ای ذخیره کنیم. اما دستاوردهای اخیر امیدوارکننده‌اند.

مایکروسافت سامانه‌ای را در دست توسعه دارد که می‌تواند داده‌ها را درون رشته‌های دی‌ان‌ای ذخیره و از آن بازیابی کند. این سامانه باید طی سه سال آتی به ثمر برسد و در یکی از مراکز داده مایکروسافت به کار گرفته شود.

ویکتور زیرنوف، دانشمند ارشد کنسرسیوم تحقیقاتی SRC می‌گوید، در فرمت دی‌ان‌ای می‌توان همه فیلم‌هایی را که بشر تاکنون ساخته، در فضایی به حجم یک حبه قند ذخیره کرد. به گفته وی، از حیث قوانین فیزیک، دی‌ان‌ای متراکم‌ترین رسانه ذخیره‌سازی شناخته شده در جهان است.

سال گذشته مایکروسافت با ذخیره کردن 200 مگابایت داده در رشته‌های دی‌ان‌ای رکورد زد. البته موانع عملی بر سر راه سامانه ذخیره‌سازی دی‌ان‌ای به قوت خود باقی است. تبدیل کردن بیت‌‌های دیجیتال به کدهای دی‌ان‌ای (متشکل از زنجیره‌ نوکلئوتیدهایی که با A، G، C و T برچسب‌گذاری می‌شوند) کار دشوار و پرهزینه‌ای است زیرا فرآیند شیمیایی لازم برای ساخت رشته‌های دی‌ای‌ان پرهزینه است.

مایکروسافت در پروژه فوق‌الذکر 13,448,372 دی‌ان‌ای منحصر به فرد به کار برده بود. اگر قرار بود این مواد از طریق بازار تامین شود، باید 800 هزار دلار برای آن هزینه می‌شد. به همین علت مایکروسافت می‌گوید، هزینه ذخیره‌سازی در دی‌ان‌ای باید 10 هزار برابر کاهش یابد تا بتواند حمایت عموم را جلب کند.  

مشکل بعدی، خودکارسازی فرآیند نوشتن داده‌های دیجیتال در دی‌ای‌ان است. طبق برآوردها، سرعت فعلی انتقال داده به دی‌ان‌ای تنها 400 بایت بر ثانیه است. مایکروسافت معتقد است که سرعت این کار باید به 100 مگابایت در ثانیه افزایش یابد. اما خوشبختانه خوانش داده از دی‌ان‌ای آسان‌تر است. این کار با استفاده از نوعی ماشین توالی‌سنج (sequencing machine) پرسرعت انجام می‌گیرد. این ماشین که کار آن تعیین دقیق ترتیب نوکلئوتیدها درون یک دی‌ان‌ای است، بخش‌های خاصی از فایل‌ها را فراخوانی می‌کند و از این نظر عملکرد آن شبیه حافظه رم کامپیوتر است.  

مایکروسافت بر این باور است که حتی افزایش دو برابری سرعت خوانش داده‌ها نیز برای تجاری‌سازی این فناوری کافی است.

از آن‌جا که فعلا نوشتن و بازیابی داده در دی‌ان‌ای به‌کندی صورت می‌‌پذیرد، تنها در موقعیت‌های خاص قضایی یا نظارتی مانند ثبت رکوردهای پزشکی، از این فناوری استفاده می‌شود.

زیرنوف می‌گوید، نگاه شرکت‌های تراشه‌ساز به دی‌ان‌ای، جدی است زیرا رسانه‌هایی مانند هارددیسک یا نوار گردان (tape drive) به جهت محدودیت‌های فیزیکی خود، توان ذخیره مقادیر حجیم داده را ندارند؛ ضمن اینکه عمر صد تا هزار برابری دی‌ان‌ای در مقایسه با قطعات سیلیکونی نیز برای‌شان شگفت‌آور است. مولکول‌‌ ذاتا چنان پایدار است که ما حتی پس از گذشت میلیون‌ها سال می‌توانیم آن‌ را از استخوان بقایای ماموت‌های اعصار کهن بازیابی کنیم.

مهم‌ترین ویژگی مولکول، چگالی آن است. دی‌ان‌ای می‌تواند یک کویینتیلیون (1,000,000,000,000,000,000) بایت اطلاعات را در یک میلی‌متر مکعب جا ذخیره کند و اگر چنین فناوری پیشرفته‌ای به مرحله تجاری‌سازی برسد، می‌تواند رسانه‌های مرسومی مانند هارددیسک‌ و نوارگردان را از میدان به در کند.

و سرانجام، دیگر مزیت دی‌ان‌ای ارتباطش با نوع بشر است. آیا امروزه کسی را می‌شناسید که همچنان با نقوش هیروگلیف روی الواح سفالی چیزی بنویسد؟ این روزها حتی از فلاپی دیسک‌ها نیز خبری نیست چه رسد به آن لوح‌های گلی. اما دی‌ان‌ای بخشی از وجود انسان است و از این رو هرگز منسوخ نمی‌شود.