Tout au long de l'histoire de l'humanité, les gens ont imaginé toutes sortes de systèmes de stockage de données, des inscriptions cunéiformes et ciselées aux disques durs en passant par les disques compacts. Mais ils ont tous une chose en commun: à un moment donné, ils se dégradent.
C'est pourquoi les chercheurs sont à la recherche de solutions de stockage de données plus durables, telles que les diamants et même l'ADN. Pour la première fois, rapporte Gina Kolata au New York Times, des scientifiques ont encodé un bref film sur l'ADN de cellules vivantes en utilisant la technique d'édition de gène CRISPR – Cas, ce qui pourrait déboucher sur un enregistrement cellulaire des données de santé. Ils ont publié leurs résultats cette semaine dans la revue Nature.
Le concept de stockage des données ADN est relativement simple. Alors que les fichiers numériques sont essentiellement stockés en enregistrant une série des nombres 0 et 1, l’ADN peut stocker les mêmes données en codant les informations dans ses quatre bases nucléiques, A, G, C et T.
Comme le rapporte Robert Service de Science, les scientifiques le font depuis 2012, année où les généticiens ont codé pour la première fois un livre de 52 000 mots dans l'ADN. Bien qu'inefficace au départ, la technologie s'est améliorée avec le temps. En mars, une équipe de chercheurs a annoncé avoir encodé six fichiers, dont un système d’exploitation informatique et un film, dans des extraits synthétiques d’ADN.
Pour cette dernière étude, les chercheurs ont choisi le film d'un cheval au galop enregistré par le photographe britannique Eadweard Muybridge en 1878, l'un des premiers films jamais enregistrés, capturé dans le but de déterminer si les chevaux de course avaient déjà les quatre pieds de distance. sol.
Les chercheurs ont utilisé le système CRISPR-Cas pour transférer l'ADN aux bactéries. Ce système exploite la puissance des défenses immunitaires bactériennes pour modifier l'ADN de la bactérie, explique Ian Sample pour The Guardian . Lorsque les virus envahissent, les bactéries envoient des enzymes pour couper le code génétique du virus. Et il incorpore des fragments de l'ADN du virus dans sa propre structure pour se souvenir de l'envahisseur en cas d'attaques futures. Les scientifiques peuvent manipuler ce système, en contrôlant quels fragments d'ADN se connectent au génome bactérien.
Les chercheurs ont créé un brin synthétique d'ADN contenant un bloc de cinq images de cette vidéo ainsi qu'une image d'une main - les lettres des nucélobases représentant la nuance et la position des pixels de chaque image. "Les scientifiques ont ensuite fourni les brins d’ADN à la bactérie E. coli", écrit Sample. "Les insectes ont traité les bandes d'ADN comme des virus envahissants et les ont consciencieusement ajoutées à leur propre génome."
«Nous avons livré le matériel qui encodait les images de chevaux, image par image», explique Seth Shipman, neuroscientifique de Harvard, premier auteur de l'étude. «Ensuite, lorsque nous avons séquencé les bactéries, nous avons examiné où se trouvaient les cadres dans le génome. Cela nous a dit l'ordre dans lequel les cadres devraient ensuite apparaître. "
Selon les rapports de Sample, les chercheurs ont laissé les bactéries se multiplier pendant une semaine, transmettant l'ADN à plusieurs générations. Lorsqu'ils ont séquencé le génome de la bactérie, ils ont pu reconstruire les images codées avec une précision de 90%.
Même si ce serait cool d’avoir un jour la trilogie du Seigneur des Anneaux encodée dans votre ADN, Shipman dit à Kolata que ce n’est pas vraiment le but de cette recherche. Au lieu de cela, il espère que cette technique pourrait déboucher sur des enregistreurs moléculaires capables de collecter des données à partir de cellules au fil du temps.
«Nous voulons transformer les cellules en historiens», a déclaré Shipman dans un communiqué de presse. «Nous envisageons un système de mémoire biologique beaucoup plus petit et plus polyvalent que les technologies actuelles, qui suivra de nombreux événements de manière non intrusive au fil du temps.»
En fin de compte, Shipman espère utiliser cette technique pour étudier le développement du cerveau. Plutôt que d'essayer d'observer les cellules du cerveau par des techniques d'imagerie ou par la chirurgie, ces enregistreurs moléculaires collecteraient au fil du temps des données de chaque cellule du cerveau, qui pourraient ensuite être décodées par les chercheurs.
Mais ce jour est encore loin et la recherche actuelle n’est qu’une preuve de concept. «Cela nous montre que nous pouvons obtenir les informations, nous pouvons les obtenir, et nous pouvons aussi comprendre comment fonctionne le minutage», explique Shipman à Sample.
Alors que Shipman se concentre sur la santé, le monde de la technologie prend également note de ces études d’ADN. Antonio Regalado du MIT Technology Review rapporte qu'en mai, Microsoft avait annoncé le développement d'un dispositif de stockage d'ADN et espérait en avoir une version opérationnelle d'ici la fin de la décennie. Les avantages du stockage de l'ADN sont assez évidents, rapporte Regalado. Non seulement l'ADN dure mille fois plus longtemps qu'un dispositif en silicium, mais il peut contenir des milliards de octets de données dans un millimètre cube. Chaque film jamais réalisé peut être stocké dans un appareil plus petit qu'un sucre. Le déménagement pourrait éventuellement mettre fin aux jours de centres de données massifs, énergivores, nécessaires pour garder une trace de tout, de la grande littérature aux photos de vacances.
