데이터 저장을 위한 합성 DNA

 

합성 DNA가 이제 데이터를 저장할 수 있다는 새로운 연구 결과가 발표되었습니다...

매일 수조 메가바이트의 데이터가 생성되고 있습니다. 이는 거의 2백만 년 분량의 MP3 음악이 매일 생성되는 양입니다. 필연적으로 이 모든 데이터는 저장되어야 합니다.

하드 드라이브나 CD/DVD와 같은 현재의 데이터 스토리지 형태는 주어진 공간에 저장할 수 있는 데이터의 양이 제한되어 있습니다. 하지만 생성되는 데이터가 점점 더 많아지면서 더 높은 밀도의 데이터 저장 방법이 필요합니다.

한 가지 옵션은 하드 드라이브보다 1,000배 이상의 밀도로 데이터를 저장하는 DNA입니다. 또한 DNA는 매우 견고하며 평균 하드 디스크 드라이브의 수명보다 훨씬 더 오랫동안 읽을 수 있습니다.

 

DNA 가닥은 긴 사슬과 유사하며, DNA 사슬의 각 링크를 뉴클레오티드라고 합니다. 그런 다음 특정 뉴클레오타이드 시퀀스를 사용하여 데이터 비트를 인코딩할 수 있습니다. 각 비트는 1 또는 0입니다.

올기카 밀렌코비치는 "자연적으로 발생하는 네 가지 뉴클레오타이드인 A, T, C, G를 사용하면 뉴클레오타이드당 2비트(A는 (0 0), T는 (0 1), G는 (1 0), C는 (1 1)를 저장할 수 있습니다."라고 설명합니다. 따라서 "AGCTA"라는 DNA 판독 문자열은 "0 0 1 0 1 1 0 1 0 0"이라는 데이터 시퀀스로 변환됩니다.

그러나 8가지 유형의 뉴클레오티드를 사용하면 뉴클레오티드(0 0 0), (0 0 1), (0 1 0), (0 1 1), (1 0 0), (1 0 1), (1 0 1), (1 1 0), (1 1 1) 당 50% 더 많은 정보(3비트)를 저장할 수 있습니다. 이는 더 짧은 문자열 DNA에 동일한 양의 데이터를 저장할 수 있음을 의미합니다.

이제 밀렌코비치는 자연적으로 발생하는 4개의 뉴클레오티드와 함께 7개의 합성 뉴클레오티드를 추가하여 4개가 아닌 11개의 DNA 문자로 구성된 유전자 알파벳을 만들었습니다. 이렇게 하면 DNA 데이터 밀도가 약 두 배로 증가합니다.

하지만 일단 데이터가 저장되면 액세스하고 읽을 수 있어야 합니다. 이를 위해 나노 기공 시퀀싱이라는 기술을 사용할 수 있습니다. 목걸이의 진주가 고무 시트를 통과하는 것처럼 작은 구멍을 통해 DNA가 공급됩니다. 각 진주가 튀어나오면서 해당 유전자 문자에 해당하는 특징적인 출력 신호를 생성합니다.

나노 기공 기술은 일반적으로 천연 DNA를 판독하는 데 사용되지만, 새로운 합성 DNA 문자도 판독할 수 있습니다. 

현재 DNA 데이터 저장에 있어 가장 큰 문제는 데이터를 기록하는 데 필요한 시간입니다. 정확한 DNA 서열을 조합하는 데는 몇 시간이 걸릴 수 있습니다. 따라서 이 기술은 데이터 저장 문제를 일부 해결했지만 아직 해결해야 할 과제가 남아 있습니다.