Bạn có tưởng tượng được hình ảnh sẽ được lưu trữ trên DNA của chính bạn? Điều này sắp được các nhà khoa học ở Trường Đại học Havard hiện thực hóa.

Theo các nhà khoa học, tiềm năng của việc sử dụng DNA làm kho lưu trữ là vô hạn. Chúng ta có thể lưu giữ tất cả các bức ảnh đã chụp được, toàn bộ thư viện iTunes và tất cả những tập phim yêu thích trong một phân tử nhỏ không nhìn thấy được bằng mắt thường. Và kho lưu trữ này có rất nhiều chỗ trống để dự phòng.

Tái tạo chính xác đến 90%

Liệu điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có thể giữ tất cả những thông tin kỹ thuật số cá nhân bất cứ lúc nào chúng ta cần, thậm chí là đưa chúng vào da của chính chúng ta?

George Church - nhà di truyền học thuộc Trường Đại học Harvard và nhóm nghiên cứu của ông nhận định, có thể một ngày nào đó điều này sẽ xảy ra.

Họ đã sử dụng hệ thống chỉnh sửa gen CRISPR để chèn một hình ảnh động ngắn (hay được gọi là GIF) vào bộ gen của vi khuẩn sống Escherichia. Các nhà nghiên cứu đã biến đổi các điểm ảnh cá nhân của mỗi ảnh thành các nucleotide – những khối xây dựng nên DNA.

Các nhà nghiên cứu đưa hình ảnh động (GIF) vào trong các vi khuẩn sống dưới dạng 5 khung hình: hình ảnh của một con ngựa đang phi và kỵ sĩ. Bức hình này do nhiếp ảnh gia người Anh Eadweard Muybridge chụp. Ông là người đã tạo ra những bức ảnh tĩnh đầu tiên vào những năm 1870. Sau đó, các nhà nghiên cứu có thể lấy lại các dữ liệu bằng cách sắp xếp DNA của vi khuẩn. Họ đã dựng lại bộ phim với độ chính xác 90 phần trăm bằng cách đọc mã điểm ảnh của nucleotide.

Phương pháp này được mô tả chi tiết trên tờ Nature và được đặc biệt thử nghiệm trên vi khuẩn.

Yaniv Erlich - một nhà khoa học và nhà sinh vật học thuộc Trường Đại học Columbia (không tham gia vào nghiên cứu này) cho biết: việc tìm những biện pháp mở rộng để chứa thông tin trong các tế bào sống cuối cùng sẽ đạt được kết quả đáng mơ ước – đó là sử dụng chúng trên tế bào của con người.

Thử nghiệm chèn hình ảnh động vào DNA của cơ thể sống - 1

Nhà nghiên cứu đang thực hiện thí nghiệm đưa hình ảnh động vào DNA.

Thế giới hiện đại của chúng ta đang ngày càng tạo ra một khối lượng lớn dữ liệu số, và các nhà khoa học thấy rằng DNA là một nơi nhỏ gọn và lâu dài để lưu trữ những thông tin đó. DNA từ hàng ngàn hoặc thậm chí hàng trăm ngàn năm trước vẫn có thể được trích xuất và sắp xếp trong phòng thí nghiệm.

Bảo vệ tốt hơn khi ở trong tế bào sống

Cho đến nay, nhiều nghiên cứu sử dụng DNA để lưu trữ đều liên quan đến DNA tổng hợp do các nhà khoa học thực hiện. Kích thước GIF được sử dụng trong thí nghiệm này là 36 x 26 pixel - so với những DNA tổng hợp mà các nhà khoa học đã mã hóa, đây chỉ là một lượng thông tin tương đối nhỏ.

Tuy nhiên, thử thách lớn hơn đối với nhóm nghiên cứu là đưa thông tin vào các tế bào sống. Điều này khó khăn hơn rất nhiều so với khi đưa vào DNA tổng hợp, bởi vì các tế bào sống liên tục di chuyển, thay đổi, phân chia và chết đi.

Theo Erlich, một lợi ích của việc lưu trữ dữ liệu trong các tế bào sống đó là vi khuẩn được bảo vệ tốt hơn. Ví dụ, một số vi khuẩn vẫn phát triển mạnh sau vụ nổ hạt nhân, tiếp xúc với bức xạ, hoặc nhiệt độ cực cao.

Ngoài việc lưu trữ dữ liệu, Seth Shipman - nhà khoa học làm việc trong phòng thí nghiệm của Giáo hội tại Harvard và cũng người đứng đầu cuộc nghiên cứu nói rằng: ông muốn sử dụng kỹ thuật này để tạo ra "cảm biến sống". Nó có thể ghi lại những gì đang xảy ra bên trong tế bào hoặc trong môi trường của nó.

Shipman nói: "Điều chúng tôi thực sự muốn làm với các tế bào là mã hoá thông tin sinh học hoặc môi trường về những thứ đang diễn ra bên trong chúng và xung quanh chúng”.

Mặc dù kỹ thuật này sẽ không được sử dụng bừa bãi để tải một lượng lớn dữ liệu vào cơ thể của con người nhưng nó có thể là một công cụ nghiên cứu giá trị. Chúng ta có thể sử dụng nó để ghi lại các sự kiện phân tử thúc đẩy quá trình tiến hoá của các loại tế bào, chẳng hạn như sự hình thành các nơ-ron trong quá trình phát triển của não.

Shipman nói rằng, bạn có thể gửi các ổ đĩa cứng vi khuẩn vào cơ thể hoặc bất cứ nơi nào trên thế giới một cách rất đơn giản. Bạn chỉ cần ghi lại những thứ bạn quan tâm, thu thập các vi khuẩn, và sắp xếp DNA để xem những thông tin này đã được lưu trữ như thế nào.