生きてるデータストレージ？

ぼや川より
私には・忘却という・武器がある
・・・ははは・・・

生きてるデータストレージ
生きている微生物の細胞にデータを記録する技術を開発したのは、遺伝子学者Seth ShipmanさんとJeff Nivalaさんが率いるハーバードのハーバード大学の研究チーム
埋め込まれた情報は永久的で、次の世代へ引き継ぐこともできる
今回の研究で活用されたのは、遺伝子編集ツールCRISPR
たった数年前にバイオテック界に登場した分子編集システムで、安価で使いやすいと
これまで遺伝子工学、RNA編集、疾患モデリング、HIVなどのレトロウイルス除去に用いられてきた
そして今
CRISPRは微生物をハードドライブに
これまでも科学者たちによって完全に人工的な手法で同じ試みが
こうした先行研究では、DNA塩基配列に情報を組み込むというやり方
Nivalaさん
「ぼくたちは直接、ゲノムに情報を書き込んだ」
「人工的なDNAデータ記録のやり方と比べると、現在、ぼくらがゲノムに記録したDNAデータの総数は比較的少ないけれど、潜在的な利点は多いと考えているんだ」
より高度な正確さをねらえる
「生物との直接的なインターフェイスとなる」
具体的には、バクテリアに情報提供や認知、遺伝子発現の記録を提供させたり、なんと仲間を殺すように学習させることだって可能
「数え方にもよるが、現在、30から100バイトほどの情報を貯蓄してある」
「以前の記録がたったの11ビットだったのと比べるときわめて高い」

研究者たちは、ビルトイン型の免疫システム（正体はCRISPR）を利用しながら
バクテリアの細胞に直接書き込む手法によって、次の世代に情報を残し、パワフルで効率の良い生物としてのデータストレージを・・・
たとえばウイルスが細胞内に侵入してバクテリアを攻撃してきたときには、CRISPRが毎回そのイベントをDNAに書き込み
新たなウイルス出現時にウィルスが来たよと知らせさせる
こうした一連の出来事は、スペーサーとよばれるウイルス感染したDNAに記録される
研究者たちは実験のなかで
こうしたスペーサーが追加されたタイムラインを生成する特定配列に対して、さらにスペーサーが追加されることは可能か調べたのだとか
・・・まさかスペーサーがLINEすんの？

で実験は
「CRISPR/Cas1-Cas2」とともにDNA断片がばらばらの状態で大腸菌株に注入
特定の連続した文字から構成されたデータ列を含むDNA断片は、バクテリアが組織的に統合し、取り込まれた順番に理路整然と秩序を反映していった
「これらの実験は、長期的に分子事象を観察するのに役立つレコーディングシステムの土台となる」
「たとえば、化学物質や毒素、病原体など細胞外の環境の情報を記録できるし、疾病状態になったとき細胞内で遺伝子調節はどうなるのかといった疑問の答えを探るヒントにもなる」
現在は、細胞集団にエンコード/デコードを繰り返すのでなく、単細胞のレベルまでもっと完全にデータを保存できるように、システムの増大を目指してる

もう一つ
デジタルデータの急激な増加を受けて近年注目されているのが
DNAをストレージ(外部記憶装置)として使用しデータを保存するという取り組み
バイオインフォマティクスを研究している欧州バイオインフォマティクス研究所が公開

インターネット上に存在するデジタルデータは急激に増加しており、2020年までには44兆GBという想像もできない量に達すると・・・
44兆GBというのは2013年までに保存されている全デジタルデータの約10倍
これほどまでに多いデータをデータセンターなどに保存し続けるにはコストがかかりすぎ
増加し続けるデジタルデータを保存するストレージとして、ハードディスクに取って変わる存在として近年注目を集めているのがDNA
ハードディスクとフラッシュメモリの保存期間は10年以上
DNAは100年以上
また電力使用量や記録密度においてもDNAはハードディスクとフラッシュメモリよりも優秀
DNAはヌクオレチドという物質が結合してできていて
ヌクレオチドは塩基と糖が結合した化合物のヌクレオチドとリン酸が結合したもの
このヌクレオチドに含まれる3つの塩基の配列が遺伝的な特徴を生じさせるため、DNAは生命の設計図とも言われる
人間のDNAには生きるのに必要な遺伝子データが人類誕生からずっと保存し続けられており
まさに巨大なストレージ
2013年には欧州バイオインフォマティクス研究所がPDF・MP3・JPEG・TEXTといった4つのファイル形式で保存されたデータをエンコードしてDNA配列にすることで保存に成功
また、2016年4月にはMicrosoftがDNAのストレージを研究するTwist Bioscienceという企業への出資を表明し、20塩基対以下の長さの短いヌクレオチドのオリゴヌクレオチド1000万個体をエンコード技術開発のために購入

ここで気になるのが一体どうやってデータをDNAに保存するのか？
データをDNAに保存するにはエンコードをする必要がある
このエンコード方法は各研究所によって異なります
欧州バイオインフォマティクス研究所は、保存時にエラーが発生しやすかった従来の方法に代わって採用した新しいエンコード方法を公開中
資料によれば、例えばテキストデータは0と1で構成されるバイナリコードに変換し……
変換されたバイナリコードを0・1・2の3つで構成されるトリプレットコードに変換
このトリプレットコードというのはアミノ酸に対応する3つの塩基の配列のこと
今度は0・1・2で構成されるトリプレットコードを設計書として使ってDNAのらせん構造を構築
最後に100塩基を1つとしたDNAのらせん構造を何個も作り上げ、これを25・50・75塩基に区切って比較
100塩基のDNAの一部分を重複させて保存することで、エラーを発見・修復しやすいようになっている
欧州バイオインフォマティクス研究所が生み出した方法を使えば保存時に発生するエラーの特定・修復を迅速に行えます
問題はエンコードの速度
特殊なアルゴリズムを使用するため、ハードディスクに数秒で保存できるデータでさえも、DNAに保存するには数時間かかり、デコーディングに関しても常識では考えられないくらい時間がかかる
DNAをストレージとして使うことができるようになるにはまだまだ多くの課題がありますが、欧州バイオインフォマティクス研究所のニック・ゴールドマン所長
「データ保存に関する新技術は毎年1つか2つ登場しており、もう少し待てば速度の問題は解決するでしょう」

・・・今一ワかんない
ヒトの脳みそに書き込めたら
単語とか数式とかいちいち覚えなくても
ってこと？

今日は～
セネシオ スタペリフォルミス/Senecio stapeliformis
ちょっと？前、３月のこと
買ってからしばらくして植替え
売ってるモノって
そのままだと、ちと不安
ワタスの水やりのタイミングとか
特に冬は、なるべく早く水切りしたいんで
で植替え
してたら外れるコも・・・
これは別にしとく
後で植える