DNA sabit disk olursa

AraştırmacılarDNAüzerinekısabirfilm vebirbilgisayarişletimsistemidepolamayıbaşardı

Popular Science (Turkey) - - İÇINDEKILER - İNSANOĞLUYAKINZAMANDA

sabit disklerin, manyetik bantların başa çıkamayacağı kadar veri üretiyor hale gelecek. Bu sorunyüzündenbiliminsanlarıdoğanınçok eskidenberikullandığıbilgidepolamaçözümündenyaniDNA’danmedetumuyor. Science dergisinde yayımlanan yeni tarihli biraraştırmadaColumbiaÜniversitesi’nden veNewYorkGenomMerkezi’nden(NYCG) bir ikili, dört baz nükleotide daha fazla bilgi sıkıştırarak DNA’nın depolama potansiyelinden neredeyse sonuna dek yararlanan, cep telefonlarında video akışı için tasarlanmışbiralgoritmatanıttı.Buteknolojininson derecegüvenilirolduğudagösterildi. DNA, depolama ortamı olarak ideal. Zira hem son derece az yer kaplıyor hem de soğuk ve kuru bir yerde saklanırsa yüz binlerce yıl dayanabiliyor. Bunun bir kanıtı, İspanya’da bir mağarada, insanın atalarına ait 430.000 yıllık kemiklerden DNA elde edilmesioldu.

“DNA kaset bantları ya da CD’lerin aksine zamanla bozulmuyor ve eskiyip kullanılmaz hale gelmiyor. Eğer öyle olsaydı daha büyük problemlerimiz olurdu” diyor makalenin eş yazarı Yaniv Erlich. Kendisi Columbia Üniversitesi’nin mühendislik fakültesinde bilgisayar bilimleri öğretim elemanı,ColumbiaVeriBilimiEnstitüsüüyesi ve New York Genom Merkezi’nin önemli üyelerindenbiri.

Erlich ile NYGC’deki çalışma arkadaşlarından bilim insanı Dina Zielinski, DNA’ya kodlamakyani“yazmak”içinaltıdosyaseçtiler: Eksiksiz bir bilgisayar işletim sistemi, 1895 tarihli Fransız filmi “Trenin La Ciotat’a Varışı”, 50 dolarlık bir Amazon hediye çeki, bir bilgisayar virüsü, Pioneer sondasının taşıdığı plaket ve bilgi kuramcısı Claude Shannon’un1948’deyaptığıbirçalışma.

Bu dosyalar bir ana dosyada sıkıştırıldı, dahasonradaverilersıfırvebirlerdenoluşan kısa, ikilik kodlara dönüştürüldü. “Fountain code” adlı silme düzeltme algoritmasıyla dizeleri gelişigüzel biçimde “damlacık” adlı parçalara ayırdılar ve her damlacıktaki sıfır vebirleriDNA’dakidörtnükleotidbazına(A, G, C ve T) kodladılar. Algoritma hataya yol açtığıbilinenharfbileşimlerinisildiveherbir damlacığa, dosyaların daha sonra birleştirilmesinikolaylaştıracakbirbarkodekledi.

Toplamda, her biri 200 baz uzunlukta 72.000 DNA zincirinin dijital bir listesini oluşturan bilim insanları bunu bir metin dosyası halinde San Francisco’daki bir DNA sentez şirketi olan Twist Bioscience’a yolladılar. Şirket dijital verileri biyolojik verilere dönüştürmekteuzman.İkihaftasonrabilim insanlarınaşirketteniçiDNAmolekülleriyle dolubirdeneytüpügeldi.

DNA zincirlerini okumak için modern sıralama teknolojisinden faydalanıp dosyaları gerialdılarveardındangenetikkoduikilisayı sisteminedönüştürenbiryazılımkullandılar. Araştırmada rapor edildiğine göre tüm dosyalar sıfır hatayla kurtarıldı. Hatta yaptıkları kısa tanıtımda Erlich arşivlenmiş işletim sis- temini sanal bir makine üzerinde çalıştırıp kutlamakiçinbirelMayınTarlasıoynadı.

DNAörneğinikendikodlamateknikleriyle vepolimerazzincirtepkimesiyle(PCR)neredeysesonsuzdefaçoğaltabileceklerinivebu kopyaların, hatta kopyaların kopyalarının bilesıfırhataylakurtarabileceklerinidekanıtladılar.Araştırmacılarkodlamastratejilerinin birgramDNA’ya215petabyteverisaklayabileceğinivebunundaöncüaraştırmacılarolan Harvard’danGeorgeChurchveAvrupaBiyoenformatikEnstitüsü’ndenNickGoldman’la Ewan Birney’in yayımladığı yöntemlerden 100 kat daha verimli olduğunu da söylüyor. Erlich, “Bunun şimdiye dek yaratılmış en yüksek yoğunluklu veri depolama aygıtı olduğugörüşündeyiz”diyor.

DNAveridepolamanınkapasitesikuramsal olarak nükleotid başına iki adet ikilik rakamlasınırlı.AncakDNA’nınkendibiyolojik kısıtlamaları, parçaları bir araya getirip birleştirmek için gereken artık veri düşülünce kapasite nükleotid bazı başına 1,8 ikilik sayıyainiyor.

Ekipyazmaveokumaişleminidahaetkili kılmak için Erlich’in lisansüstü eğitiminden anımsadığı bir teknik olan “fountain” (çeşme) kodlarını kullanmış. DNA Çeşmesi tekniğiyle Erlich ve Zielinski her baz nükleotide ortalama 1,6 bit sığdırabiliyor. Bu daha önce yayımlanmışyöntemleregöreenaz%60artışdemekve1,8bitsınırınayakın.

Maliyet hâlâ bir engel. Araştırmacılar 2 megabyteveriyiarşivlemekiçinkullandıklarıDNA’yısentezlerken7.000,okurken2.000 dolarharcadılar.DNAsıralamanınfiyatıçok düşmüş olsa da araştırmada yer almayan ve UCLA’da biyokimya profesörü olan Sri Kosuri, aynı şeyi DNA sentezi için söylemenin mümkün olmayabileceğini belirtiyor. “Yatırımcılar maliyeti aşağı çekmek için tonla parayıriskeetmekistemeyebilirler.”

Fakat "DNA sentezinin maliyeti, daha düşük kaliteli moleküller kullanılır ve moleküler hataları düzeltmede DNA Çeşmesi gibi kodlama stratejilerinden faydalanılırsa daha da aşağı inebilir" diyor Erlich. “Zaman gerektirenmolekülerkodlamayıhafifletmek içinyükünbüyükkısmınıbilgisayarakaydırabiliriz”diyedeekliyor.

Newspapers in Turkish

Newspapers from Turkey

© PressReader. All rights reserved.