2/23) Como funciona o armazenamento de dados de DNA?
DNA significa ácido desoxirribonucléico.
É uma molécula orgânica complexa que carrega a informação genética de um ser vivo.
É encontrado em todos os seres humanos e armazena informações como cor da pele, cor dos olhos, altura e outras características físicas e biológicas.
Uma espiral de DNA tem pares múltiplos e alternados de quatro bases únicas.
Elas são adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T).
Essas bases estão ligadas à espiral do DNA em pares, chamadas de pares de bases.
Os dois pares de bases são adenina-timina e guanina-citosina.⤵️
DNA significa ácido desoxirribonucléico.
É uma molécula orgânica complexa que carrega a informação genética de um ser vivo.
É encontrado em todos os seres humanos e armazena informações como cor da pele, cor dos olhos, altura e outras características físicas e biológicas.
Uma espiral de DNA tem pares múltiplos e alternados de quatro bases únicas.
Elas são adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T).
Essas bases estão ligadas à espiral do DNA em pares, chamadas de pares de bases.
Os dois pares de bases são adenina-timina e guanina-citosina.⤵️
4/23) O armazenamento de DNA compreende três processos:
1º codificar os dados,
2º sintetizar
e 3º armazená-los e decodificá-los.
Os códigos binários que contêm informações são traduzidos em códigos de DNA ou códons usando um algoritmo.
Eles são então depositados em um recipiente em um ambiente fresco e regulado.
As informações que transportam o DNA podem ser congeladas em solução, armazenadas como gotículas ou armazenadas em chips de silício.⤵️
1º codificar os dados,
2º sintetizar
e 3º armazená-los e decodificá-los.
Os códigos binários que contêm informações são traduzidos em códigos de DNA ou códons usando um algoritmo.
Eles são então depositados em um recipiente em um ambiente fresco e regulado.
As informações que transportam o DNA podem ser congeladas em solução, armazenadas como gotículas ou armazenadas em chips de silício.⤵️
5/23) Os cientistas estão trabalhando para tornar a leitura do armazenamento de DNA mais rápida e menos dispendiosa.
A partir de agora, os dados armazenados no DNA precisam ser levados ao laboratório para serem decodificados em informações binárias sem erros, e isso leva muito tempo.
Como tal, pode levar algum tempo até que os dispositivos de armazenamento de dados de DNA se tornem dispositivos baratos prontamente disponíveis que o público usará.⤵️
A partir de agora, os dados armazenados no DNA precisam ser levados ao laboratório para serem decodificados em informações binárias sem erros, e isso leva muito tempo.
Como tal, pode levar algum tempo até que os dispositivos de armazenamento de dados de DNA se tornem dispositivos baratos prontamente disponíveis que o público usará.⤵️
6/23) Mais pesquisas estão sendo feitas sobre a tecnologia de armazenamento de DNA, e isso ainda não derrubará prontamente os métodos de armazenamento existentes.
Mas em alguns anos, à medida que mais pesquisas e descobertas tecnológicas forem feitas, os dados serão armazenados no DNA, resolvendo os problemas de espaço, segurança e degradação.⤵️
Mas em alguns anos, à medida que mais pesquisas e descobertas tecnológicas forem feitas, os dados serão armazenados no DNA, resolvendo os problemas de espaço, segurança e degradação.⤵️
7/23) Qual é a capacidade de armazenamento do armazenamento de dados de DNA?
O armazenamento de dados de DNA é a solução preferida para o problema de escassez de armazenamento porque pode armazenar grandes quantidades de dados em muito pouco espaço.
Um grama de DNA pode armazenar 215 petabytes de dados.
Um petabyte é 1.024 terabytes.
Portanto, um grama de DNA pode armazenar aproximadamente 220.160 terabytes.⤵️
O armazenamento de dados de DNA é a solução preferida para o problema de escassez de armazenamento porque pode armazenar grandes quantidades de dados em muito pouco espaço.
Um grama de DNA pode armazenar 215 petabytes de dados.
Um petabyte é 1.024 terabytes.
Portanto, um grama de DNA pode armazenar aproximadamente 220.160 terabytes.⤵️
8/23) Compare isso com a tecnologia atual:
uma unidade de disco rígido de um terabyte pesa aproximadamente 400 gramas.
Portanto, para armazenar a quantidade equivalente de dados que um grama de DNA mantém, você precisa de mais de 88 milhões de gramas de discos rígidos.
Com esta informação, os pesquisadores dizem que todos os dados do mundo agora podem caber em uma caixa de sapatos usando o armazenamento de dados de DNA.⤵️
uma unidade de disco rígido de um terabyte pesa aproximadamente 400 gramas.
Portanto, para armazenar a quantidade equivalente de dados que um grama de DNA mantém, você precisa de mais de 88 milhões de gramas de discos rígidos.
Com esta informação, os pesquisadores dizem que todos os dados do mundo agora podem caber em uma caixa de sapatos usando o armazenamento de dados de DNA.⤵️
9/23) Alegações sobre as vantagens do armazenamento de dados de DNA?
Usar o armazenamento de DNA como meio de armazenamento traz muitos benefícios em relação ao armazenamento digital.
Ele fornece alta capacidade de armazenamento de dados, uma vida útil consideravelmente mais longa do que outras formas de armazenamento, compactação, baixa suscetibilidade a falhas técnicas e elétricas e replicabilidade.⤵️
Usar o armazenamento de DNA como meio de armazenamento traz muitos benefícios em relação ao armazenamento digital.
Ele fornece alta capacidade de armazenamento de dados, uma vida útil consideravelmente mais longa do que outras formas de armazenamento, compactação, baixa suscetibilidade a falhas técnicas e elétricas e replicabilidade.⤵️
10/23) Densidade de armazenamento
A principal vantagem do armazenamento de DNA em relação a outros meios de armazenamento é a densidade de armazenamento.
Mesmo que você armazene seus dados remotamente na nuvem ou NAS STORAGE , eles ainda são armazenados em grandes servidores e data centers.
Esses data centers são tão grandes quanto estádios de futebol e custam bilhões de dólares para serem construídos e mantidos.
O armazenamento de dados de DNA permite armazenar grandes quantidades de dados em um espaço muito compacto.
Assim, reduzindo os problemas de espaço, gastos com manutenção e escassez de equipamentos de armazenamento.
Isto explica a atuação das chamadas big tech's no controle da informação durante esta pandemia?⤵️
A principal vantagem do armazenamento de DNA em relação a outros meios de armazenamento é a densidade de armazenamento.
Mesmo que você armazene seus dados remotamente na nuvem ou NAS STORAGE , eles ainda são armazenados em grandes servidores e data centers.
Esses data centers são tão grandes quanto estádios de futebol e custam bilhões de dólares para serem construídos e mantidos.
O armazenamento de dados de DNA permite armazenar grandes quantidades de dados em um espaço muito compacto.
Assim, reduzindo os problemas de espaço, gastos com manutenção e escassez de equipamentos de armazenamento.
Isto explica a atuação das chamadas big tech's no controle da informação durante esta pandemia?⤵️
11/23) Durabilidade
O equipamento de armazenamento digital disponível hoje está longe de ser durável.
Eles são todos propensos a decadência e degradação.
A decadência digital é a decomposição gradual dos dados armazenados em um computador , afetando milhões de pessoas todos os anos.
O DNA tem uma meia-vida de 500 anos.
Quando armazenados em um ambiente otimizado e regulado, os dados armazenados no DNA podem estar disponíveis por centenas de anos.⤵️
O equipamento de armazenamento digital disponível hoje está longe de ser durável.
Eles são todos propensos a decadência e degradação.
A decadência digital é a decomposição gradual dos dados armazenados em um computador , afetando milhões de pessoas todos os anos.
O DNA tem uma meia-vida de 500 anos.
Quando armazenados em um ambiente otimizado e regulado, os dados armazenados no DNA podem estar disponíveis por centenas de anos.⤵️
12/23) Replicabilidade
Devido à degradação dos dados, os dados nos data centers precisam ser copiados e transferidos para outro hardware após períodos de tempo para preservar as informações armazenadas.
Este processo é frequentemente complicado.
Os dados armazenados no DNA podem ser facilmente replicados.
Um método que os cientistas testaram é inserir o DNA com as informações armazenadas em uma bactéria.
Essa bactéria então reproduz — por conta própria — outra geração de bactérias que possuem a mesma informação armazenada no primeiro DNA sem nenhum erro ou perda.⤵️
Devido à degradação dos dados, os dados nos data centers precisam ser copiados e transferidos para outro hardware após períodos de tempo para preservar as informações armazenadas.
Este processo é frequentemente complicado.
Os dados armazenados no DNA podem ser facilmente replicados.
Um método que os cientistas testaram é inserir o DNA com as informações armazenadas em uma bactéria.
Essa bactéria então reproduz — por conta própria — outra geração de bactérias que possuem a mesma informação armazenada no primeiro DNA sem nenhum erro ou perda.⤵️
13/23) Mas como pesquisadores chegaram a estas conclusões?
Antes que o DNA possa ser usado para armazenar dados, as informações devem ser convertidas de um formato digital para um biológico.
A codificação de dados digitais em sequências de DNA geralmente requer a tradução dos dados em uma sequência de DNA que é então alimentada a uma máquina de sequenciamento de DNA para sintetizar quimicamente as sequências desejadas.
Estes são então armazenados como DNA bruto, que é mais suscetível à degradação do que o DNA dentro das células.
Os pesquisadores gostariam que os computadores falassem diretamente com as células e que as próprias células sintetizassem o DNA em resposta a sinais binários.⤵️
Antes que o DNA possa ser usado para armazenar dados, as informações devem ser convertidas de um formato digital para um biológico.
A codificação de dados digitais em sequências de DNA geralmente requer a tradução dos dados em uma sequência de DNA que é então alimentada a uma máquina de sequenciamento de DNA para sintetizar quimicamente as sequências desejadas.
Estes são então armazenados como DNA bruto, que é mais suscetível à degradação do que o DNA dentro das células.
Os pesquisadores gostariam que os computadores falassem diretamente com as células e que as próprias células sintetizassem o DNA em resposta a sinais binários.⤵️
15/23) Os computadores normalmente falam uma linguagem de elétrons, codificados como mudanças de voltagem.
Para ajudar as células a traduzir essa linguagem, Wang e colegas usaram uma construção genética originalmente projetada por William E. Bentley e colegas da Universidade de Maryland, College Park ( Nat. Commun. 2017, DOI: 10.1038/ncomms14030 ).⤵️
Para ajudar as células a traduzir essa linguagem, Wang e colegas usaram uma construção genética originalmente projetada por William E. Bentley e colegas da Universidade de Maryland, College Park ( Nat. Commun. 2017, DOI: 10.1038/ncomms14030 ).⤵️
16/23) A construção incorpora uma proteína sensível ao redox que as células bacterianas usam em resposta ao estresse oxidativo em seu ambiente.
Células bacterianas com essa construção detectam uma voltagem aplicada, que as induz a fazer muitas cópias de um pedaço circular de DNA chamado plasmídeo.
No novo sistema, Wang e colegas de trabalho combinaram esse sensor com um sistema que eles projetaram anteriormente para inserir DNA em genomas bacterianos ( Science 2017, DOI:10.1126/science.aao0958 ).⤵️
Células bacterianas com essa construção detectam uma voltagem aplicada, que as induz a fazer muitas cópias de um pedaço circular de DNA chamado plasmídeo.
No novo sistema, Wang e colegas de trabalho combinaram esse sensor com um sistema que eles projetaram anteriormente para inserir DNA em genomas bacterianos ( Science 2017, DOI:10.1126/science.aao0958 ).⤵️
17/23) Seu sistema incorpora o DNA do plasmídeo eletricamente responsivo nos genomas das bactérias usando enzimas que fazem parte do sistema de edição de genes CRISPR , que insere regularmente DNA estranho e plasmidial no genoma bacteriano como uma espécie de memória molecular.
Normalmente, a sequência inserida é aleatória, mas quando a voltagem é aplicada, a produção do plasmídeo aumenta e o sistema CRISPR adiciona o DNA do plasmídeo ao genoma.
“Ao capturar esse [DNA plasmidial], as células registraram essencialmente um pouco de 1”, diz Harris, “Na ausência dessa amplificação, as células normalmente estariam apenas registrando 0s. É assim que conseguimos distinguir 0s(números zero) e 1s(números um).”⤵️
Normalmente, a sequência inserida é aleatória, mas quando a voltagem é aplicada, a produção do plasmídeo aumenta e o sistema CRISPR adiciona o DNA do plasmídeo ao genoma.
“Ao capturar esse [DNA plasmidial], as células registraram essencialmente um pouco de 1”, diz Harris, “Na ausência dessa amplificação, as células normalmente estariam apenas registrando 0s. É assim que conseguimos distinguir 0s(números zero) e 1s(números um).”⤵️
18/23) Em uma demonstração da abordagem, os pesquisadores usaram seu sistema para codificar a mensagem “Hello world!”.
Até agora, o sistema leva várias horas para escrever cada bit, então os pesquisadores usaram 24 populações bacterianas em paralelo para escrever a mensagem, cada uma registrando 3 bits de dados.⤵️
Até agora, o sistema leva várias horas para escrever cada bit, então os pesquisadores usaram 24 populações bacterianas em paralelo para escrever a mensagem, cada uma registrando 3 bits de dados.⤵️
19/23) O armazenamento de dados no DNA será o futuro do armazenamento digital?
“A contribuição mais importante do trabalho para armazenamento de dados é a conexão direta de sinais de entrada eletroquímicos com o registro dos dados”, escreve Albert Keung, biólogo sintético da North Carolina State University que trabalha em sistemas de armazenamento de informações baseados em DNA, em um e-mail.
“Isso pode lançar as bases para conexões diretas entre sistemas baseados em semicondutores tradicionais com sistemas biológicos”.
“Wang e seus colegas trazem à tona” muitas das vantagens do uso de células vivas para leitura, gravação e armazenamento de dados.
As células podem ser propagadas virtualmente indefinidamente e a baixo custo, em paralelo, e podem ser sustentadas por “memória de longo prazo”, escreve Bentley, que não fez parte do estudo, em um e-mail.⤵️
“A contribuição mais importante do trabalho para armazenamento de dados é a conexão direta de sinais de entrada eletroquímicos com o registro dos dados”, escreve Albert Keung, biólogo sintético da North Carolina State University que trabalha em sistemas de armazenamento de informações baseados em DNA, em um e-mail.
“Isso pode lançar as bases para conexões diretas entre sistemas baseados em semicondutores tradicionais com sistemas biológicos”.
“Wang e seus colegas trazem à tona” muitas das vantagens do uso de células vivas para leitura, gravação e armazenamento de dados.
As células podem ser propagadas virtualmente indefinidamente e a baixo custo, em paralelo, e podem ser sustentadas por “memória de longo prazo”, escreve Bentley, que não fez parte do estudo, em um e-mail.⤵️