Loài người có thể sử dụng DNA của chính mình thay cho ổ cứng

Số lượng các thiết bị lưu trữ đang tăng lên chóng mặt, USB cho tới ổ cứng và giờ người ta quay sang dùng các dịch vụ lưu trữ đám mây. Bạn có thể nhận thấy việc lưu trữ đang ngày một đơn giản hơn, các thiết bị lưu trữ được thu gọn hoặc thậm chí được số hóa qua dịch vụ đám mây. Tuy nhiên, không dừng lại ở đó, các nhà nghiên cứu còn đang hướng tới tích hợp luôn khả năng lưu trữ vào cơ thể con người.

Theo nghiên cứu này, chúng ta sẽ có khả năng tích hợp dữ liệu lên trên DNA của mỗi người. Một nhóm các nhà khoa học đang cố gắng tìm hiểu về các phân tử xoắn trên DNA của thực vật, động vật và vi sinh vật trên Trái Đất, để có thể sử dụng chúng cho việc lưu trữ dữ liệu trong hàng ngàn năm.

Tại cuộc họp thứ 250 của Hiệp hội Hóa Học Hoa Kỳ, tiếng sĩ Robert Grass của đại học ETH Zurich đã ra những minh chứng về vấn đề này. Nhóm nghiên cứu của ông đã thử quản lý 83 kilobytes dữ liệu văn bản được mã hóa trên DNA. Và họ đã thành công.

Lưu trữ dữ liệu trên các chuỗi DNA? Tại sao không?

Giống như máy tính, nhưng tốt hơn nhiều.

"Ngay sau khi khám phá ra cấu trúc xoắn kép của DNA, mọi người trong nhóm đã tìm ra mối liên quan giữa kết cấu của DNA với ngôn ngữ nhị phân trên máy tính" - Grass cho biết trong bài phát biểu. Trên ổ đĩa cứng, chúng tôi ta sử dụng số 0 và số 1 để lưu trữ nhiều loại dữ liệu. Trong khi đó, DNA sử dụng 4 nhân tố cơ bản A (Adenosine), T (Thymine), C (Cytosine) và G (Guanine) được kết hợp với nhau tạo ra chuỗi DNA. Bốn chữ cái ATCG có chức năng giống số 0 và 1 trong ngôn ngữ nhị phân, chúng kết hợp với nhau và đảo vị trí giúp lưu trữ thông tin trên chuỗi DNA.

Người ta ước tính rằng, ổ dữ liệu tạo nên từ DNA có kích thước tương đương một cuốn sách nhỏ có thể lưu trữ được 5TB và tồn tại ít nhất 50 năm. Trong khi đó một lượng DNA ngang một giọt nước đủ lưu các văn bản nhỏ như "sách hướng dẫn sử dụng" chẳng hạn. Điều đặc biệt của phương pháp này nằm ở khả năng lưu trữ trong một thời gian dài lên tới hàng trăm hay hàng ngàn năm, điều mà các thiết bị lưu trữ hiện tại không thể làm được.

"Viên nén thời gian"

Các chuỗi DNA sẽ được đóng băng trong các tế bào, sẽ không có các quá trình di truyền hay biến đổi nào xảy ra trong suốt một vài thiên niên kỉ, điều này đảm bảo dữ liệu được lưu trữ an toàn không biến đổi. Nhưng giáo sư Grass cho rằng chúng ta hoàn toàn có thể lưu trữ lâu hơn thế. Đó là lí do tại sao ông muốn "đóng gói" các chuỗi DNA vào trong các viên kính cực nhỏ có khả năng chịu nhiệt.

Ông đã thử để các viên nhỏ chứa DNA này trong điều kiện nhiệt độ 70 độ C trong suốt 1 tuần, kết quả cho thấy các chuỗi DNA không hề bị biến đổi. Nhóm nghiên cứu tính toán rằng nếu các "ổ cứng tí hon" kia được giữ trong điều kiện 50 độ C, thời gian lưu trữ có thể kéo dài 2000 năm. Cứ như vậy, nếu được giữ trong một kho lạnh, chúng ta hoàn toàn có thể đảm bảo rằng những dữ liệu quan trọng sẽ nằm đó vài triệu năm mà không hề thay đổi.

Hàng tỉ TB sẽ được lưu trữ hàng triệu năm nhờ công nghệ mới này.

Dù rất hứa hẹn, nhưng các công nghệ thử nghiệm vẫn còn gặp nhiều trở ngại lớn. Một trong số đó, lưu trữ dựa trên DNA khiến cho khả năng phục hồi thông tin phức tạp hơn. Chúng ta sẽ mất rất nhiều công sức đề tìm lại đúng dữ liệu mình cần trong hàng tỉ chuỗi DNA nhỏ bé, nó sẽ tiêu tốn hàng ngàn USD cũng như nhiều thời gian để phục hồi... chỉ vài MB dữ liệu.

Nhưng các nhà khoa học hy vọng những trở ngại này sẽ sớm được khắc phục. Nhóm của giáo sư Grass đã bắt đầu tiền hành tìm hiểu về cách "dán nhãn" lên các DNA, bước đầu tiên trong tiến trình xây dựng khả năng lưu trữ và tìm kiếm dữ liệu. Qua đó các chi phí sẽ được giảm thiểu đáng kể.

Vậy chúng ta nên lưu trữ thông tin gì lên các DNA? Câu trả lời là bất cứ thứ gì bạn muốn, những gì quan trọng với bạn và cả nhân loại. Có thể đó sẽ là các bộ bách khoa toàn thư, các tập truyện tranh của Marvel, hay đơn giản là công thức nấu ăn. Trên hết có lẽ chính là lịch sử của nhân loại qua các thời kỳ, để hậu thế có thể biết được các sự kiện quan trọng trong quá khứ.

Tiềm năng của lưu trữ sinh học là vô hạn, và nó mới chỉ bắt đầu hé lộ cho chúng ta thấy. Hãy tưởng tượng nếu bạn có thể cho toàn bộ bộ gen của bạn vào một viên thuốc con nhộng, cùng với toàn bộ tiểu sử của bạn ghi trên đó. Trong vài ngàn năm nữa, người ta sẽ sử dụng viên thuốc đó để tạo ra một bản sao của chính bạn và tái tạo lại toàn bộ kỉ niệm trong quá khứ. Nghe thật khó tin đúng không?

Tham khảo Gizmodo