Saintis kini cuba simpan data dalam sel-sel hidup

SAINTIS seluruh dunia kini sedang menjalankan kajian untuk menggunakan sel-sel hidup sebagai 'hard drive' supaya manusia boleh simpan data digital dalam bentuk kod-kod Deoxyriboniclic Asid (DNA).

$ads={1}

Kenapa?

Sedar atau tidak, selama ini semua data yang anda kirimkan ke media sosial seperti Facebook, Twitter dan Instagram baik dalam bentuk tulisan, gambar-gambar, mahupun video disimpan dalam pusat-pusat simpanan data di seluruh dunia.

Gudang-gudang simpanan data ini, yang terdiri daripada ribuan baris komputer sebagai 'server' buat masa ini memudahkan kita menyimpan, menyandar dan mengambil semula data. Namun ia memerlukan ruang yang besar dan tenaga elektrik yang sangat tinggi untuk terus beroperasi. 

Justeru kos untuk menyelenggara dan memastikannya bertahan adalah sangat tinggi. Kajian mendapati setakat ini tenaga yang diperlukan oleh gudang-gudang gergasi penyimpan data ini sudah mencapai 1 peratus daripada keseluruhan tenaga elektrik yang digunakan di dunia.

Dalam tahun-tahun mendatang, keperluan tenaga ini dijangka akan melonjak secara mendadak kerana pengguna seluruh dunia yang semakin gemar menonton video-video, mendengar lagu dan menyimpan data-data di awan simpanan (cloud) internet.

Jelas sekali kaedah yang digunakan oleh manusia untuk menyimpan data digital selama ini sudah tidak mampu bertahan lama.

Maka saintis mula beralih kepada kaedah penyimpanan data yang telah dicipta oleh Allah sejak berjuta tahun dahulu iaitu menerusi kod-kod DNA. Kaedah ini pastilah ciptaan terbaik dan mampu menyimpan data yang sangat besar menggunakan ruang yang kecil, tanpa menelan belanja yang besar.

Saya masih ingat ketika belajar di universiti dahulu, seorang pensyarah merujuk kepada sebuah buku menganggarkan maklumat DNA semua makhluk yang ada di muka bumi ini boleh disimpan dalam sesudu kecil gumpalan DNA. Hebat bukan? Ciptaan Maha Pencipta, tentulah hebat.

$ads={2}

Bagaimana caranya?

Selama ini data yang disimpan dalam fail-fail digital menggunakan kod binari — satu dan sifar (1 dan 0), untuk data ini disimpan dalam DNA sel-sel hidup, ia perlu ditukar dahulu kepada kod-kod DNA — A, C, G dan T, kemudian barulah penyelidik mensintesis helaian DNA yang sepadan dengan urutan kod-kod dikehendaki.

Baru-baru ini saintis telah mengkodkan sebuah episod filem Netflix berjudul Biohackers dan 52 muka surat muzik Mozart dalam helaian DNA. Kebaikan paling utama simpanan DNA berbanding floppy disk, flash drive dan hard drive ialah ia tidak akan menjadi lapuk.

Semua operasi ini dijalankan dalam makmal. Helaian DNA buatan ini pula seterusnya boleh disimpan dalam organisma hidup. Kaedah itu sebelum ini pernah dijalankan oleh sekumpulan penyelidik dari Columbia University.

Pada 11 Januari lalu, dalam sebuah jurnal yang diterbitkan oleh Nature Chemical Biology, para penyelidik telah melaporkan bagaimana mereka menggunakan alat pengubahsuai gen CRISPR dan renjatan elektrik untuk mengkodkan data-data binari digital ke dalam sel-sel bakteria Escherichia coli.

Pencapaian itu menurut mereka bakal membuka pintu kepada pilihan penyimpanan data yang lebih baik kepada dunia.

"Sangat sukar untuk kita membunuh bakteria, ini menjadikan mereka penyimpan data yang hebat, untuk penyelenggaraan jangka panjang dan perlindungan data," kata Harris Wang Profesor dalam bidang sistem biologi yang mengetuai laporan itu.

Menurutnya, mereka kini sedang mencari jalan untuk melangkau kaedah yang dilakukan secara manual iaitu mengubah kod binari digital kepada kod DNA.

Mereka menggunakan sebuah "litar genetik" — satu set arahan yang bertindak seperti sebuah litar elektrik digabungkan dengan CRISPR. 

Satu sistem dibina yang boleh mengesan tahap voltan diperolehi dari komputer seperti satu dan sifar (1 dan 0) seterusnya mengkodkannya ke dalam DNA bakteria.

Menggunakan pendekatan itu, penyelidik berkenaan telah berjaya mengkodkan mesej "hello word!" Ke dalam bakteria E.coli. Saiz mesej itu sangatlah kecil iaitu 72 bits berbanding ratusan megabit informasi yang telah tersimpan dalam helaian DNA buatan mereka.

Namun usaha untuk mengkod informasi ke dalam sel-sel hidup lebih sukar disebabkan ia sentiasa bergerak, membiak dan mati.

Penyelidik itu turut menunjukkan bagaimana mereka boleh mengambil semula bakteria E.coli yang menyimpan data itu daripada campuran mikrob sebelum mengekstrak mesej itu kembali menerusi kaedah DNA sequencing.

Menurut Albert Keung, pembantu profesor bidang kejuruteraan kimia dan biomolekul di Carolina State University, keupayaan mereka merekodkan data secara terus dari komputer kepada sel-sel bakteria merupakan kejayaan utama penyelidikan tersebut.

Katanya, ia memberikan asas pengetahuan baru menghubungkan secara terus komputer dengan sel-sel bakteria.

Meskipun idea untuk menyimpan data kita ke dalam bakteria mungkin kedengaran ganjil, namun dia mempunyai kelebihan berbanding kaedah penyimpanan data tradisional dan penyimpanan melalui DNA sintetik.

Manfaat utama menyimpan data dalam sel-sel hidup seperti bakteria ialah kaedah itu memberikan perlindungan yang lebih baik.

Helaian DNA telanjang cepat mereput, namun DNA dalam E.coli sangat ampuh, kerana bakteria boleh hidup dalam julat suhu yang besar dan mampu bertahan jika terdedah kepada radiasi. Selain itu sel-sel hidup jauh lebih kecil berbanding 'hard drive' mahupun 'USB Drive' dan mampu menampung informasi yang besar. — EdisiRakyat.com, 22 Januari 2021

Rujukan — technologyreview.com  | nature.com