Ateityje informaciją saugosime genuose

Žmonija visada stengėsi išsaugoti informaciją apie sukauptas žinias ir jas perduoti palikuonims.

Kai į beždžionę panašus mūsų protėvis virto homo sapiens, jis iš pradžių aštriu akmenuku braižė nesudėtingus piešinius ant olų sienų. Vėliau, tapęs protingesnis, pradėjo spausti raides į molines lenteles.

Paskui – informaciją fiksuoti popieriuje, magnetinėse juostose, diskeliuose, standžiuosiuose diskuose. Neseniai perėjo prie atmintukų.

Bet visi šie informacijos kaupikliai turi trūkumų: nepakankamą atminties apimtį ir nepakankamą atsparumą išorės poveikiams. Ir vieną esminį – jie ne amžini. Nieko neliko iš akmeninių plokščių su dešimčia Dievo įsakymų, kuriuos Dievas perdavė Mozei, ir iš diskelių, kuriais naudojomės prieš porą dešimtmečių. Atmintuko amžius siekia vos dešimtį metų.

Duži matrica

Garsiausio japonų elektronikos gamintojo „Hitachi“ ir Kioto universiteto specialistai ne per seniausiai sukūrė naują būdą informacijai saugoti didesnio atsparumo kvarcinio stiklo plokštelėse. Informacijai įrašyti naudojamas lazeris, kuris stikle sukuria mikroskopinius taškelius.

Informaciją galima įrašyti ir sluoksniais, perfokusuojant lazerį, o skaitymui naudoti įprastą optinį mikroskopą. 2 kvadratinių centimetrų ploto stiklo gabalėlyje, kurio storis yra vos 2 mm, galima įrašyti viso kompaktinio disko turinį – kol kas iki 40 megabaitų.

Analogiškame šiuolaikinio standžiojo magnetinio disko plote tilptų apie 125 gigabaitų. O iki 2015 m., kaip žada mokslininkai, kvarcinės plokštelės atminties apimtis išaugs kelis kartus: ją galima išplėsti didinant stiklo storį. Nuo daugkartinio naudojimo plokštelė nesugenda.

Ji nesudegtų net karštoje lavoje: jos pavyzdžiai dvi valandas pragulėjo kameroje, kurioje temperatūra siekė 1000 laipsnių pagal Celsijų, ir nenukentėjo. Ir nenuskęstų. Jai nekenkia nei chemikalai, nei radijo bangos. Iš panašios medžiagos gaminami laboratoriniai indai ir mėgintuvėliai. „Matrica“ turi tik vieną trūkumą – ją galima sudaužyti. Todėl kišenėje jos nepasinešiosi, saugoti ją būtina specialiame konteineryje.

Taigi plokštelė labiausiai tinka ilgalaikiam svarbiausių dokumentų saugojimui, pavyzdžiui, Kumrano rankraščių (prie Negyvosios jūros rastų ritinėlių), kuriuos gali sunaikinti bet koks kataklizmas. Tik būtų įdomu žinoti: ar Žemės gyventojai 100002012 metais turės tinkamų mikroskopų, kad galėtų perskaityti protėvių priesakus…

Dievo standusis diskas

Bet šia naujove mokslininkai neapsiriboja. Juk informacijos kiekis XXI a. auga kaip sniego kamuolys. Štai tik vienas pavyzdys: per Antrąjį pasaulinį karą visos kariavusios šalys padarė apie 40 mln. nuotraukų. O vien per 2012 m. pasaulyje buvo pagaminta daugiau kaip 16 milijardų skaitmeninių nuotraukų. Arba Didysis hadronų greitintuvas: jis kasmet generuoja 16 petabaitų (16 su penkiolika nulių baitų) įvairios mokslinės informacijos. Kur dėti visą šį turtą?

„Įrašyti į DNR molekulę!“ – tokį pasiūlymą neseniai pateikė grupė mokslininkų iš trijų mokslo įstaigų – Europos bioinformatikos instituto (D.Britanija), Europos molekulinės biologijos laboratorijos (Vokietija) ir firmos „Agilent Technologies“ (JAV). Priminsime, kad DNR – tai genetinis scenarijus arba programa, įrašyta visų gyvų Žemės organizmų ląstelės branduolyje – nuo blyškiosios spirochetos iki žmogaus.

Ši programa užkoduota kalba, kurios abėcėlėje yra iš viso 4 raidės (arba, naudojant kompiuterinę terminologiją, raidę atitinka du bitai). Kiekviena jos komanda – genas – sudaryta iš šimtų tūkstančių kodo raidžių, ir genai lemia visas sudėtingiausias ląstelės funkcijas. „DNR – tai panašu į kompiuterio standųjį diską, kuriame Dievas saugo informaciją apie kūriniją“, – tokį apibūdinimą pateikia mokslininkas, kuris beveik prieš 10 metų iššifravo šios nuostabios molekulės kodą – projekto „Žmogaus genomas“ vadovas Frensis Kolinzas (Francis Collins).

Šekspyras genuose

Tokio „standžiojo disko“ talpa – milžiniška. Programuotojų skaičiavimais, DNR yra milijardai gigabaitų, supakuotų viename grame informacijos nešėjų – makromolekulių. Vos miligramo užtektų, pavyzdžiui, įrašyti visoms valstybinės bibliotekos knygoms ir dar liktų laisvos vietos. Štai į šį genetinį diską specialistai ir nutarė įrašinėti viską, ką reikia saugoti amžinai. Mokslininkai teigia, kad jiems jau pavyko vienoje molekulėje užkoduoti 154 Šekspyro sonetus, Martino Liuterio Kingo kalbą ir tūkstančius nuotraukų. Kaip jie tai padarė?

Mokslininkai visą norimą įrašyti informaciją iš pradžių pervedė į įprastą dvejetainį kodą, susidedantį iš 0 ir 1. Paskui į trejetainį – 0, 1 ir 2, kad išvengtų klaidų dekoduojant. Paskui šie duomenys buvo užrašyti vadinamosiomis molekulinėmis raidėmis – A, G, C ir T. Pavyzdžiui, pirmasis Šekspyro eilutės „Thou art more lovely and more temperate“ žodis virto „TAGATGTGTACAGACTACGC“.

Taip mokslininkai įrašė 2,2 mln. gigabitų informacijos, o tai prilygsta 468 tūkst. pilnų DVD diskų. Gatavas „genetinis konteineris“ atrodo kaip žiupsnelis organinės medžiagos hermetiškai uždarytame mėgintuvėlyje. Šekspyro sonetus pavyko ne tik užkoduoti, bet ir perskaityti, tai yra išpakuoti informaciją ir šimtaprocentiniu tikslumu ją atgaminti.

Mėgėjai kelti paniką naujoje technologijoje, aišku, įžvelgia pavojų: o jei tokia DNR pateks į žmogaus arba gyvūno organizmą? Bet jos kūrėjai ramina: susintetinta DNR negali atsitiktinai „įaugti“ į genomą, nes joje naudojamas visiškai kitoks kodas negu gyvų būtybių ląstelių.

Mokslininkai žada, kad DNR atmintukai jau po 10-20 metų pakeis mums įprastus elektroninius kaupiklius, nes turi aibę pranašumų. Pirma, vos keturiuose gramuose DNR galima įsirašyti visą informaciją, kurią žmonija sukuria per metus. Antra, jai saugoti nereikia jokių energijos šaltinių. Trečia, DNR duomenys gali būti laikomi dešimtis tūkstančių metų – prisiminkime, kaip gerai išsilaikė mamutų DNR. Svarbiausia, įspėja specialistai, laikyti sausoje, vėsioje, tamsioje vietoje!

Parengta pagal dienraštį “Respublika”, parengė: Milda Kunskaitė