写真や音楽、動画データでハードディスクがいっぱいになってしまいそうだというひとは多いだろう。増えつつづけるデータの保存は、個人レベルでも、社会レベルでも大きな課題のようだ。そんな現代において、次世代の記憶媒体として注目されているもののひとつがDNAだ。
そしてマイクロソフトとワシントン大学の研究者がこれまでで最高となる200MBの情報をDNAに記録することに成功したという。マイクロソフトのウェブサイトで紹介されている。
ストレージ問題を解決する
DNAというのはデオキシリボ核酸という高分子だ。ご存じのとおり、人間をはじめとする生物の設計図はDNAによって記録されている。それでいて、DNAは人間の細胞ひとつひとつの中に入っている。それほど小さくても多量の情報を記録することができる物質なのだ。それを、デジタルデータの記憶媒体として活用できれば非常に有用なのである。
たとえば、巨大なデータセンターに保存されている情報を、数個の角砂糖ほどに圧縮できる。あるいは、インターネット上の、一般にアクセスできるような情報のすべてを、靴箱の中に収めることもできるという。
マイクロソフトとワシントン大学の研究チームは、100以上の言語で書かれた「世界人権宣言」とプロジェクト・グーテンベルクのトップ100冊、そしてグローバル作物トラストの種のデータベース、その他のアート作品のデジタルデータをDNAに記録することに成功した。
長期間の保存も可能
DNAは記憶媒体としていくつものメリットがある。まずはコンパクトであること。そして耐久性もある。たとえばコンディションがよければ、何千年も前のマンモスのDNAを読みとることも可能だ。そして、時代が変わっても通用する物質である。
「この惑星上にDNAを持つ生物がいるかぎり、それを読もうという興味はなくならないでしょう。だから、永久に使えるのです」とマイクロソフトの研究者Karin Strauss氏はいう。
実用化にはまだまだ長いプロセスが必要なことも研究者たちはわかっている。とはいえ、コンピューター科学者、コンピューター設計技師、分子生物学者といった多様な研究者で構成されているチームは、昨年と比べてると記憶容量をすでに何千倍も増やすことに成功している。
デジタルデータをDNAに記録する手法はこうだ。まず、1と0からなるデジタルデータを、アデニン、シトシン、グアニン、チミンの4つで構成される塩基配列の文字に置き換える。そしてそのデジタルデータをマイクロソフトが出資している『Twist Bioscience』社の技術で分子そのものに変換する。
それを読みとるためには、ポリメラーゼ連鎖反応という、分子生物学者がDNAを扱う際に、増殖、増幅させるためによく使う手法を用いる。そしてそれを読み取り、エラー補正をかけるのだ。というのは、DNAに情報を記憶する場合、分解や読み取りの過程でエラーが起きやすいというのがひとつ大きな欠点のようだ。そのためエラー補正の技術が重要になる。
この記憶媒体の開発にかぎらず、20世紀にはまったく別のジャンルの科学だと思われていたコンピューター技術と生物学が、いまさまざまな場面でリンクしてきている。コンピューターやロボット、生物学や医学の融合から、どんどん新しいソリューションが生まれてきそうだ。
【参考・画像】
【動画】
※ Microsoft and University of Washington DNA Storage Research Project – YouTube