Un « ordinateur » ADN résout le sudoku et stocke des millions de Go pendant des millénaires
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Un ordinateur ADN complet est sur le point d'être créé, grâce à une nouvelle technologie qui pourrait stocker des pétaoctets de données dans l'ADN pendant des milliers, voire des millions d'années. Le système peut également traiter des données, comme le démontre la résolution de grilles de sudoku.
Votre petit doigt possède une capacité de stockage de données supérieure à celle du meilleur disque dur électronique. Et nous le pensons littéralement : chaque cellule de votre corps peut contenir environ 800 Mo de données , et vous êtes constitué de milliards de cellules, ce qui fait que chacun d'entre nous est un centre de données ambulant, parlant et ultra-dense. Il n'est donc pas surprenant que les scientifiques s'efforcent d'exploiter ce système de stockage de données naturel incroyablement efficace.
Mais cela n'est pas sans poser de problèmes. L'ADN est assez fragile et il peut être difficile d'y écrire , de lire, de déplacer et de traiter des informations de manière fiable . Mais la nouvelle étude affirme avoir développé un nouveau système capable de résoudre ces problèmes. La clé est un matériau polymère souple qui agit comme un échafaudage pour l'ADN, qui peut être déshydraté pour un stockage à long terme et réhydraté pour une récupération.
« Plus précisément, nous avons créé des structures polymères que nous appelons dendricolloïdes. Elles commencent à l’échelle microscopique, mais se ramifient les unes des autres de manière hiérarchique pour créer un réseau de fibres à l’échelle nanométrique », a déclaré Orlin Velev, co-auteur correspondant de l’étude. « Cette morphologie crée une structure avec une grande surface, ce qui nous permet de déposer l’ADN parmi les nanofibrilles sans sacrifier la densité de données qui rend l’ADN attractif pour le stockage de données en premier lieu. »
Cette technique permet de stocker des données à une densité incroyablement élevée : 10 Po par cm3. Autrement dit, cela représente 10 millions de Go dans un espace de la taille d'un morceau de sucre. Le dendricoloïde peut conserver les fichiers mieux que l'ADN nu et peut subir plus de 170 cycles de déshydratation/réhydratation contre 60 cycles avec l'ADN nu.
Comme d’autres techniques de collecte de données ADN, cette technique pourrait être bien adaptée au stockage à long terme et à l’archivage . Les chercheurs prédisent que l’ADN stocké sur leurs nanofibrilles de polymère aurait une demi-vie d’environ 6 000 ans à une température de réfrigérateur de 4 °C, et un incroyable 2 millions d’années s’il est congelé à -18 °C.
Pour écrire des données dans l'ADN, les algorithmes les convertissent d'abord en séquences d'acides nucléiques, les lettres ACGT familières du code ADN. Des éléments d'information spécifiques peuvent être récupérés à l'aide de molécules d'ARN qui copient les données de l'ADN, puis séquencent cet ARN. Cela signifie que vous n'avez pas besoin de détruire l'ADN pour le relire, contrairement à certaines techniques de données ADN existantes.
Le nouveau système permet également d'effectuer des calculs directement dans l'ADN, à l'aide d'enzymes. Cela a été démontré en faisant résoudre au système des problèmes d'échecs et de sudoku simplifiés de type 3 x 3.
« La capacité à distinguer les informations de l’ADN des nanofibres sur lesquelles elles sont stockées nous permet d’effectuer de nombreuses fonctions similaires à celles que l’on peut effectuer avec des appareils électroniques », a déclaré Kevin Lin, premier auteur de l’étude. « Nous pouvons copier les informations de l’ADN directement à partir de la surface du matériau sans endommager l’ADN. Nous pouvons également effacer des morceaux ciblés d’ADN, puis les réécrire sur la même surface, comme supprimer et réécrire les informations stockées sur le disque dur. Cela nous permet essentiellement d’effectuer toute la gamme des fonctions de stockage et de calcul des données de l’ADN. »
Cela pourrait ouvrir la voie non seulement au stockage de données ADN, mais également à des ordinateurs ADN complets.