Kan je je favoriete playlist in DNA opslaan?
Misschien lukt dat straks wel. Genetici en computerwetenschappers sloegen de handen in elkaar en ontdekten het potentieel van ons genetisch materiaal als digitale opslagwijze.
De miljarden dingen die wij op het internet doen, produceren data. Veel data. Om al die data, van nu en in de toekomst, op te slaan, zullen we steeds meer magnetische tape, harde schijven en flash-geheugen nodig hebben. Om nog maar te zwijgen over de vele extra datacenters en magazijnen die dan nodig zijn om al die opslagmedia te bewaren. Het klinkt zowel technisch als economisch onhaalbaar. Daarom zoeken wetenschappers naar andere-en-betere opslagmanieren.
DNA the rescue
De oplossing voor ons opslagprobleem zou weleens kunnen liggen in ons DNA. Dat wordt immers ook wel het “oudste opslagapparaat van de natuur” genoemd: het bevat alle informatie die nodig is om een organisme te bouwen en te onderhouden.
In elk van onze meer dan 30 biljoen cellen zit DNA. Dat slaat telkens karakters op, verpakt als basenparen. Elke menselijke cel bevat zo’n 3 miljard basenparen. Gigantisch veel dus! Maar in ons lichaam wordt dat gigantische volume opgeslagen op slechts een deeltje van elke cel, namelijk in de celkern. Mooi compact, dus.
Eén schoendoos aan data
DNA gaat ook nog eens ontzettend lang mee. Het heeft een halfwaardetijd van 521 jaar – of anders gezegd: het duurt zo’n vijf eeuwen voordat de helft van de gegevens versleten is. Al kan het onder de juiste omstandigheden wel honderdduizenden jaren overleven. Dat weten we omdat we al DNA van neanderthalers (+/- 400.000 jaar oud), een paard uit de oertijd (+/- 700.000 jaar oud), en zelfs mammoeten (+/- 1,2 miljoen jaar oud) hebben teruggevonden én het konden reconstrueren.
Om maar te zeggen: DNA heeft het potentieel om héél veel info op héél weinig plaats héél lang op te slaan. Als we erin slagen om gegevens op DNA op te slaan, dan zou volgens sommigen alle informatie uit één datacentrum makkelijk in één schoendoos passen, die we zelfs over 100 jaar nog kunnen raadplegen.
Hoe doen we dat?
We weten dat alles wat er in een computer gebeurt binair is (0’en & 1’en), en dat DNA bestaat uit vier basen (A, T, C & G). Dat betekent dus dat we alle binaire waarden kunnen vertalen naar een ‘basen-code’, bijvoorbeeld A = 00, T = 11, C = 01 en G = 10. Een binaire code als ‘110001010010 ’ wordt dan TACCAG.
Is die ‘vertaling’ gebeurd? Dan kan je in het labo de basen ‘uitprinten’ om zo synthetisch DNA te vormen. Vervolgens kan je dat veilig bewaren (in reageerbuisjes, op glasplaatjes,…) om het dan later weer boven te halen en om te zetten naar de originele binaire waarden, zodat een computer het opnieuw kan verwerken.
Lukt dat ook echt?
Een tijdje terug sloegen wetenschappers erin om het muzieknummer ‘Smoke on the Water’ van Deep Purple op te slaan in kunstmatige DNA-strengen. Die strengen zouden met 100% nauwkeurigheid zijn teruggelezen.
Maar, niet te enthousiast, we zijn er nog niet helemaal. Hoewel de strengen met succes correct kunnen worden gelezen, is de volgende uitdaging voor biotechnici om er alleen enkele specifieke stukjes informatie – zoals de solo – in terug te vinden. En dan zijn er ook nog de nadelen van de huidige DNA-synthese: het is een traag proces en nog erg duur.
Maar — zoals bij alle technologieën — zal dit proces alleen maar goedkoper en sneller worden naarmate we meer onderzoek doen en meer technologische vooruitgang boeken. Wij zetten alvast een schoendoos apart!