In de wereld van technologie zijn er maar weinig dingen die me zo fascineren als biomimicry (leren van de natuur bij innovaties). De natuur werkt vele malen effectiever en efficiënter dan de mensheid. Of het nu het gaat over omzetten van zonne-energie of energiezuinig vliegen, ik vind het mateloos fascinerend. Maar op nummer één van mijn favoriete onderwerpen staat DNA-opslag. Sinds ik de film over de ontdekking ervan (met Jeff Goldblum als Jim Watson) zag ben ik enorm geboeid en ik schreef en sprak er vaker over de afgelopen 10 jaar.
DNA is voor zover mij bekend de beste uitvinding van de natuur voor het opslaan, kopiëren en zeer langdurig bewaren van informatie. Onze huidige computers zijn binair, en werken met reeksen van nullen en enen. DNA bestaat uit strengen van vier base-paren. Daar kun je veel meer combinaties mee maken dan louter nullen en enen.
In één gram DNA past theoretisch gezien ongeveer 215.000 terabytes of 215 miljoen gigabytes. Dat zijn alle boeken op aarde ooit, in alle talen, inclusief de stripboeken en kookboeken. Plus alle films en tv-series ooit gemaakt. En nog wel wat meer.
Vervolgens gaat het miljoenen jaren mee (zie Jurassic-park) en kun je er miljoenen kopieën per uur van maken door het op kweek te zetten in een petri-schaaltje.
De implicaties ervan zijn ongekend. Ik voorzie het einde van copyright, en nog veel meer. Netto vermoed ik een zegen voor de mensheid, met zonder twijfel ook een hoop gedoe eromheen.
In de Volkskrant van afgelopen week kwam ik het nieuws tegen dat er nu ook DNA-computers gemaakt kunnen worden. Op Nature.com kun je het hele onderzoek lezen.
Hier het nieuws:
Elk modern informatiesysteem moet een paar basisfuncties hebben: het moet gegevens stabiel kunnen opslaan; het moet gegevens kunnen schrijven, lezen, wissen, opnieuw laden en er berekeningen op kunnen uitvoeren; en dit alles moet soepel en programmeerbaar kunnen gebeuren. Voor nieuwe moleculaire informatietechnologieën zou het bewijzen van deze basisvaardigheden hun verdere ontwikkeling bevorderen. In deze studie presenteren we een DNA-gebaseerde opslag- en rekeneenheid die deze basisvaardigheden bevat.
Dit systeem slaat meerdere afbeeldingsbestanden op in DNA, dat is geadsorbeerd op kleine, zeer poreuze deeltjes van cellulose-acetaat. Deze deeltjes hebben een groot oppervlak en kunnen enorm veel DNA opslaan, wel 10 terabyte per milligram. Dit ‘dendricolloid’ houdt DNA-bestanden stabieler vast dan onbehandeld DNA en kan meerdere keren worden gedroogd en weer gehydrateerd zonder veel verlies van functionaliteit. Tests laten zien dat de gegevens duizenden tot miljoenen jaren bewaard kunnen blijven bij lage temperaturen. De gegevens kunnen ook gewist en vervangen worden, en het systeem maakt het mogelijk om de opgeslagen informatie niet-destructief uit te lezen. Dit gebeurt door RNA-moleculen te lezen die uit het DNA zijn gemaakt, en deze RNA-moleculen kunnen ook worden gebruikt om eenvoudige rekenproblemen op te lossen.
Deze studie toont aan dat nucleïnezuren (zoals DNA) gebruikt kunnen worden voor het opslaan en verwerken van grote hoeveelheden informatie.
In Nederland is Tom de Greef iemand om op dit vlak te volgen. Hij is hoogleraar synthetische biologie aan de TU Eindhoven en Radbound Universiteit, en is onder de indruk. 'Dit is de eerste keer dat je alle elementen in één systeem ziet.'
Hier nog twee artikelen over dit boeiende onderwerp:
https://www.deingenieur.nl/artikel/data-opslag-in-dna-weer-stap-dichterbij
https://icthealth.nl/nieuws/dataopslag-in-dna-alternatief-voor-energievretende-datacentra