Kurioza naukowe / Scientific curiosities ISSN 1176-7545; rok XIII; No 2945

Zestawienie tematyczne prowadzone na bieżąco

 

Jedno zdumienie dziennie...

 

.

 

Przewrót w utrwalaniu kulturowego dorobku ludzkości.

Jesteśmy u progu czwartej rewolucji informacyjnej. Za pierwszą uważać można wynalezienie symboli, a potem pisma i utrwalaniu myśli na kościach, tabliczkach glinianych, konstrukcjach kamiennych, płatach jedwabiu, papirusu i na wszystkich co przetrzymywało ślad ludzkiego działania. Druga rewolucja, to wynalezienie druku, utrwalanie powielanie myśli w nieograniczonej ilości kopii, na dobre i na złe. Trzecia rewolucja to przekształcanie czytelnych znaków w zapis zupełnie niedostępny dla ludzkiego umysłu. Zapis w postaci bardziej lub mniej trwałych zmian fizykochemicznych na płytach, taśmach magnetycznych i innych nośnikach absolutnie nieczytelnych dla choćby najbardziej wykształconego człowieka. By do tej informacji dotrze potrzebna jest skomplikowana aparatura absolutnie hermetyczna niedostępna bez olbrzymiego zaplecza technicznego. Obecnie jesteśmy na tym etapie, na etapie komputerów, laptpów, Internetu, iPhonów, i innych jego diabelskich wynalazków. 
Szybko wchodzimy w etap czwarty, jeszcze bardziej skomplikowany, skondensowany i hermetyczny - etap kodowania i przechowywania wszelkiej informacji na bazie DNA, schodzimy do poziomu molekularnego o praktycznie nieograniczonej pojemności. Etap piąty, zejście do kodowania o rozdzielczości atomowej, to pewnie faza następna, której charakteru nawet nie można sobie wyobrazić, ani potrzebnej bazy technicznej. Chodzi o kodowanie informacji w matrycy krystalicznej o rozdzielczości atomowej. Tymczasem perspektyw ani wyobraźni o zejściu poniżej rozdzielczości atomowej nie mamy.
Pozostańmy więc przy etapie czwartym - etapie DNA.

Uczeni Kiribackiej Akademii Nauk opracowali metodę przekształcania wszelkich treści zakodowanych cyfrowo w postać łańcuchów DNA, noszących informację dokładnie tak jak to jest we wszystkich organizmach żywych. Umożliwia to przechowywania informacji w komórkach żywych, powielania jej w nieskończonej ilości egzemplarzy w warunkach laboratoryjnych i w miarę potrzeby odczytywania zakodowanych treści przy pomocy odpowiedniej aparatury biochemiczno-komputerowj. 
Metoda polega na opisanym niedawno sposobie odczytywania sekwencji nukleotydów w łańcuchach DNA wchodzących w skład genomów wszystkiego co żyje. W metodzie tej łańcuch DNA przeciąga się przez nanopory tkwiące w membranach, generowane sygnały tłumaczy się na znaki chemiczne, i obraz genu mamy na papierze. 
Metodę tę udało się uczonym kiribackim odwrócić. Sekwencja znaków dowolnego pliku, czy to w formacie doc, pdf, jpg czy jakimkolwiek innym, odczytywana jest w nanorurce i przekształcana w impulsy uruchamiające syntetyzator DNA (patrz il. A). Z pliku powstaje łańcuch DNA. Tenże łańcuch DNA wprowadza się przy pomocy manipulacji genetycznej do jądra komórki roślinnej. Nie uszkadzamy czynnego aparatu genetycznego w roślinie, bo wprowadzamy wytworzony łańcuch w miejsce tzw niekodującego DNA (DNA śmieciowego - junk DNA), normalnie nieczynnego w bieżącym metabolizmie komórki. Tak nafaszerowane komórki roślinne namnażamy w nieskończonej ilości posługując się metodą kultur tkankwoych opracowaną już w początkach ubiegłego wieku przez niemieckigo uczonego Haberlandta, a teraz stosowaną w tysiącach laboratoriów na całym świecie. Otrzymujemy więc kalus w próbówkach, grupę niezróżnicowanych komórek, coś jak komórek macierzystych, a w każdej komórce komplet wprowadzonego łańcucha DNA z zakodowanym dowolnym plikiem (ilustracja B). Kultury tkanek mamnażać można tanio na agarze w prostych warunkach laboratoryjnych. Rozsyłane są one do miejsc, które obecnie nazywamy bibliotekami. Znikają więc półki o wielokilometrowej długości, kosztowne budynki, w to miejsc pojawiają się małe inkubatory kultury tkanek. Odczytywanie treści zawartych w genomie kultury tkankowej jest niezwykle łatwe. Po prostu mamy przystawkę do komputera złożoną z mikroekstraktowa DNA i systemu pozwalającego na przekształcenie łańcucha DNA na plik komputerowy (ilustr. C). Dalej korzystamy z pliku dokładnie tak, jakbyśmy odtwarzali go z dysku komputera czy przeglądali plik ściągnięty z sieci. 

(A) tekst do DNA (B) callus z DNA (C) DNA do tekstu

 A teraz strona praktyczna rewolucji. 
Już mamy przekształconych na pliki komputerowe około 12 procent wszystkich ksiązek wydanych wydanych od r. 1500 do chwili obecnej. Dotąd wydano około 125 milionów książek w najważniejszych językach. Średnio książka to 500.000 znaków, opublikowany dorobek ludzkości to około 7 trylionów znaków. Jak to się ma do informacyjnej pojemności 'junk DNA' komórek żywych. 
Otóż genom człowieka to trzy miliardy par nukleotydów, ale to mały pikus. Genom niepozornej rośliny japońskiej Paris japonica jest pięćdziesiąt razy większy, największy ze znanych genomów (150 miliardów par), z tego ułamek procentu to czynny DNA, reszta to 'junk DNA' podmienialny omawianą metodą. Dlatego tę roślinę, a ściślej kalus ze specjalnie wyhodowanej odmiany (P. j. spec. eutexta) tej rośliny, wybrano do gromadzenia i propagowania kulturowych zasobów ludzkości. Wystarczy zaledwie 40 komórek Paris dla przechowania całego drukowanego dorobku ludzkości. 
Praktycznie rzecz ma się następująco. Drukowany dorobek przekształcony w pliki klasyfikujemy w zależności od treści czy pochodzenia. Produkujemy czterdzieści szczepów kultur tkankowych. Do każdego szczepu wprowadzamy daną część dorobku i namnażamy w nieskończoność na pożywce agarowej. Dla dotychczas przygotowanych zasobów wystarczy kilka szczepów (D). Te rozprowadzamy do wszystkich bibliotek świata.

(D) Biblioteka callusów  (E) Namnażanie biblioteki

Czytelnik w katalogu biblioteki światowej wybiera sobie potrzebną pozycję, bibliotekarka mikromanipulatorem wychwytuje kilkadziesiąt komórek z odpowiedniego szczepu i sprawa załatwiona (ilustr. E). Kalus można nawet zasuszyć, bo suchy DNA zachowuje czytelność na czas nieograniczony. A w domu czy w czytelni tę próbkę kalusa wprowadzamy się do komputerowej przystawki i wybieramy pozycję do czytania jak z dysku, lub utrwalamy na odpowiednim nośniku i dalej postępujemy jak ze zwykłym materiałem komputerowym.

Już w przyszłym roku, jak dobrze pójdzie, Kiribacka Akademia Nauk zacznie rozprowadzać po całym świecie kalusy Paris z kulturowymi zasobami ludzkości. 

1 kwiecień 2012, Titirangi, NZ

[QZE09::074]73;CUR2626
w sici: 1.4.2012; nr 2945

 

 

witrynę prowadzi
© R. Antoszewski
Titirangi, Auckland, 
Nowa Zelandia

(wybrane z publ. R. Antoszewskiego)

  Site Meter