Shenzhen'de bulunan Güney Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden (SUST) Prof. Xingyu Jiang'ın liderliğindeki araştırma ekibi, dijital verileri A, T, C ve G harfleriyle kodlanmış DNA dizilerine çevirerek esnek bir plastik banda taşıyan yenilikçi bir sistem geliştirdi.
Bant, tarihi kasetlerde olduğu gibi rulolar arasında hareket eden ince bir şerit olarak biçimlendiriliyor.
DNA tabanlı cihazlar üzerinde çalışmalar yürüten ekip, bu kasetin laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılan DNA yazım ve okuma makineleriyle uyumlu olarak tasarlandığını belirtti.
VERİLER DNA DİZİLERİNE DÖNÜŞÜYOR
Kaset şeridi üzerinde, DNA çözeltisini emen beyaz bloklar ve sıvının yayılmasını önleyen siyah su itici çizgiler yer almakta.
Her beyaz blok, ayrı bir DNA parçasını depolayan küçük alanlar oluşturuyor. Yaklaşık yarım milden uzun bir bantta 550.000'e yakın dosya bölmesi bulunuyor.
Kasetteki barkodları takip eden optik tarayıcı, doğru bölmeyi saniyede 1.570 konum tarayarak tespit edebiliyor.
DNA DEPOLAMANIN AVANTAJLARI
Küresel dijital veri hacmi hızla artarken, veri merkezlerinin enerji tüketimi ciddi bir sorun teşkil ediyor. ABD Enerji Bakanlığı'nın verilerine göre, veri merkezleri ülke elektriğinin %4,4'ünü tüketiyor.
DNA, olağanüstü yoğun bir depolama materyali olduğu için dikkat çekiyor: 1 gram DNA, yaklaşık 455 eksabayt yani 1 milyar gigabayt veri saklayabiliyor. Antik kalıntılarda yapılan araştırmalar, DNA'nın yüzyıllar boyunca yavaş bir şekilde parçalandığını; gömülen örneklerin ise yaklaşık 521 yıllık bir yarı ömre sahip olduğunu göstermektedir.
OKUMA, YENİDEN YAZMA VE SİLME SÜREÇLERİ
Sistem çalıştığında, motorlar kaseti hareket ettirerek seçilen dosya bölmesini mini bir reaksiyon odasına getiriyor.
Hafif bir kimyasal işlem, çift zincirli DNA'nın bir zincirini çözerek bu zinciri DNA dizileme yöntemi ile okumaya olanak tanıyor. Bantta kalan zincir ise yeniden çift sarmal oluşturmak için bir şablon olarak kullanılmakta.
Aynı veri, tek bir noktadan 10 kez okunabilmesine rağmen bozulmadan geri elde edilebiliyor.
Veri silme işlemi ise DNA'yı kesen bir enzim aracılığıyla gerçekleştiriliyor; ardından bölme yeni DNA dizileriyle %99,9 oranında başarı ile tekrar yazılabiliyor.
DNA’YI YÜZYILLARCA KORUYABİLECEK KAPLAMA
Araştırmacılar, DNA'yı su ve enzimlere karşı koruma amacıyla bölmeleri metal-organik iskelet yapılarından oluşan kristal bir kabukla kapladılar.
Önceki araştırmalar, DNA'nın silika benzeri malzemeler içinde yüzyıllar boyunca bozulmadan kalabildiğini ortaya koydu.
Isıl dayanıklılık testleri sonucunda, DNA'nın oda sıcaklığında 300 yıldan fazla dayanabileceği; daha serin ortamlarda ise on binlerce yıl boyunca okunabilir kalabileceği tahmin ediliyor.
GELECEKTE DNA KASETLERİ ARŞİV STANDARTI OLABİLİR
Yüksek kapasiteli olmasına rağmen DNA kaset sisteminin hâlâ yavaş olduğu görülmekte: Yalnızca birkaç yüz kilobaytlık bir dosyayı okumak veya yazmak dakikalar sürmektedir. Ayrıca DNA sentezi hâlâ maliyetli, dizileme cihazları da laboratuvar ölçeğinde büyük ekipmanlar gerektiriyor.
Araştırmacılar, biyoteknoloji maliyetleri düştükçe ve kimyasal süreçler hızlandıkça bu yöntemin büyük veri arşivleme için yaygın hale gelebileceğini belirtiyor. Gelecekte bu kasetlerin müzik, film ve dijital arşivler için uzun ömürlü veri depolama çözümleri olarak kullanılabileceği öngörülmekte.
Çalışmanın sonuçları, Science Advances dergisinde yayımlandı.
