video: A new coding method, described in a research study in Science, allows researchers to maximize the data storage capacity of DNA. This material relates to a paper that appeared in the 3 March, issue of Science, published by AAAS. The paper, by Y. Erlich at New York Genome Center in New York, NY, and colleagues was titled, "DNA Fountain enables a robust and efficient storage architecture." view more
Credit: Columbia University and New York Genome Center
理論上の最大値に近いデジタル情報をDNAに保存する方法が開発された。DNAは耐久性が高く情報密度が高いため、データ保存には優れた媒体である。また、DNAには、持っている情報を複製する機構がもともと備わっている。しかし、DNAに情報を保存しようというこれまでの試みは理論閾値には到達せず、一部は情報の読み出しが不完全であった。情報の読み出しがうまくいかない重要な理由の一つは、DNA合成ならびに研究中に使用されたいくつかの技術によって、オリゴヌクレオチドが不均等に提示されうるためである。今回、Yaniv ErlichとDina Zielinskiが、このようなオリゴヌクレオチドの相違の調整に役立つ、DNA Fountainと呼ばれる方法を開発した。DNA Fountainは、インターネットが機能する仕組みと同様、情報がランダムにパッケージングされ順序よく再構築されるコード化技術を利用している。DNA Fountainの場合、「メッセージ」を伝達するのに必要な量よりも多くのオリゴヌクレオチドがコード化されており、システムは損傷したヌクレオチドよりも高品質のオリゴヌクレオチドを優先し、ミスを最低限に抑える。そのため、いくつかのオリゴヌクレオチドが失われたり壊れたりしても、保存されたすべての情報を伝達できる。ErlichとZielinskiは、DNA Fountainを用いて、完全なグラフィックスのOSと動画、およびその他のファイルに対応する2,146,816バイトの圧縮ファイル1つをDNAにコード化した。そして、全体の情報を読み出すことに成功した。この情報は、遺伝物質の密度を考慮すると理論上の最大値に近い。最後に、オリゴヌクレオチドは複製されるとミスが増加しやすいが、ErlichとZielinskiの報告によれば、オリゴヌクレオチドが複数回複製され元のオリゴヌクレオチドよりも品質が低くなっても、DNA Fountainはファイルを完全に修復できた。
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