Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Пока ваш смартфон умоляюще пищит о зарядке через день использования и требует питания, ДНК мамонта спокойно хранила информацию 1,2 миллиона лет в сибирской мерзлоте — без единой розетки.
Сейчас будет немного любопытных цифр — не спешите начинать скучать, обещаю, будет интересно! Эти цифры покажут масштаб природы (и совсем не в пользу наших с вами любимых технологий).
Весь интернет — все 175 зеттабайт данных — поместится всего в 960 (!) килограммов ДНК.
То есть, почти как небольшой автомобиль, и в это можно втиснуть весь интернет. Для сравнения, сейчас в мире для этого используются дата-центры. Если их сложить, то получится примерно 250 млн тонн. При этом, они еще потребляют много энергии.
Как крошечная молекула обгоняет все дата-центры мира
В вашем организме прямо сейчас хранится 60 миллиардов терабайт информации — больше, чем во всех библиотеках планеты вместе взятых. Геном человека с его 3,2 миллиардами пар оснований — это примерно 40 минут видео в стандартном разрешении. Не впечатляет? А теперь умножьте на количество клеток в теле.
И ДНК работает без электричества. Эта память существует и ей не нужно питание, как вашему компьютеру. Неужто, здесь нарушен закон сохранения энергии?
Секрет в самой структуре молекулы. ДНК использует четверичную систему кодирования — четыре буквы (аденин, тимин, цитозин, гуанин) вместо двух нулей и единиц в компьютерах.
В ДНК можно запихнуть в 60 раз больше информации в том же объёме, чем в самый навороченный чип.
Электронная память — это вечный бег на месте. Представьте, что конденсаторы в вашей оперативной памяти — это дырявые ведра с водой. Они разряжаются за миллисекунды, и процессору приходится несколько раз в секунду подливать в них электричество. Выключили комп — всё, информация испарилась как утренний туман.
ДНК играет по другим правилам. Информация в ней зашифрована химически — в последовательности молекул, связанных водородными связями. Это как высечь текст на камне. Двойная спираль держится сама по себе, без всякой подпитки извне. Энергия нужна только когда клетка решает скопировать ДНК или починить повреждения.
Когда мамонты побеждают жёсткие диски
В 2021 году учёные секвенировали ДНК мамонта по имени Крестовка, останкам которого около 1,2 миллиона лет. Молекулы ДНК пролежали в сибирской мерзлоте больше миллиона лет и отлично сохранились. За это же время любой жёсткий диск превратится в груду ржавчины раз двадцать.
Вечная мерзлота сохранила не только мамонтов. ДНК неандертальцев лежала в европейских пещерах 120 тысяч лет.
Удивительная правда о вашей собственной ДНК
Каждая ваша клетка получает в день по 70 тысяч повреждений ДНК. Радиация, токсины из воздуха, ошибки при копировании приводят к тому, что молекулы постоянно ломаются. Но в клетках работают системы репарации, которые чинят 99,9% всех ошибок. Без них мы бы просто развалились.
А теперь самое интригующее: точность копирования ДНК — одна ошибка на 10 миллиардов нуклеотидов. Это рекорд природы, который ни одной из наших технологий и не снилось.
Что уже записали на ДНК (и как вообще это работает)
Мечта человечества — научиться записывать информацию на ДНК и затем ее использовать. Как я уже приводил пример с дата-центрами, которые только для нас выглядят эффективно. Но требуют питания, стоят дорого и занимают много веса и места. И понемногу человечество осваивает бионосители информации.
В 2013 году учёные записали сонеты Шекспира, речь Мартина Лютера Кинга и фото в формате JPEG на ДНК. Через несколько лет извлекли обратно — все идеально сохранилось без единой ошибки. В 2017-м команда из Гарварда пошла дальше: закодировала в ДНК кишечной палочки GIF-анимацию с бегущей лошадью. Живая бактерия стала флешкой.
В 2021 году учёные записали рекордный гигабайт данных на ДНК. В 2023-м в Сингапуре разработали BacCam — «биологическую фотокамеру», которая использует живые бактерии для съёмки. Свет попадает на бактерию, активирует гены, и изображение кодируется прямо в ДНК клетки.
Почему же у нас нет еще жестких дисков на базе ДНК?
Первая причина — это скорость. Запись на ДНК идет крайне медленно.
Для сравнения, SSD записывает 7000 мегабайт в секунду. Обычный жёсткий диск — 200. ДНК — 0,00001 мегабайта в секунду. Новые методы сократили время записи фотографии до нескольких минут, но это всё равно черепашьи темпы по сравнению с электроникой.
Скачать на ДНК-флешку сериал и воткнуть ее в телевизор не эффективно — процесс будет идти слишком медленно.
Вторая — цена. Записать один килобайт на ДНК стоит примерно 10 тысяч долларов. Одна минута аудио обойдётся в 100 тысяч. Конечно, со временем, по мере развития технологий стоимость будет снижаться, но вряд ли в ближайшие лет 10 упадет достаточно, чтобы это стало выгодным.
По прогнозам футурологов, коммерческие ДНК-хранилища появятся примерно через 10 лет, но пока только для специальных применений — архивов, музеев, спецслужб. Массовое внедрение произойдёт через 15-20 лет, когда упадёт цена и вырастет скорость записи.
Почему природа выбрала именно ДНК
А теперь философский вопрос: почему за 3 миллиарда лет эволюции жизнь остановилась именно на ДНК? Причина — в борьбе с энтропией.
Второй закон термодинамики говорит: всё во Вселенной стремится к хаосу и разрушению. Ваше тело разрушается, машина ржавеет, здания рушатся. Но жизнь сопротивляется. Организм умрёт, а информация о нём передастся потомкам через ДНК. Это гениальное решение проблемы смертности: не сам организм живёт вечно, а информация о том, как его построить.
Природа не «выбирала» ДНК сознательно. Просто все организмы, которые плохо хранили генетическую информацию, вымерли. А те, кто хранил хорошо, дожили до наших дней.
Поделись видео:
