Shenzhen’deki Güney Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden (SUST) Prof. Xingyu Jiang liderliğindeki ekip, dijital verileri A, T, C ve G harflerinden oluşan DNA dizilerine çevirerek esnek bir plastik banda aktaran yenilikçi bir sistem geliştirdi.

Bu bant daha sonra tıpkı eski kasetlerde olduğu gibi rulolar arasında hareket eden ince bir şerit hâline getiriliyor.

DNA tabanlı cihazlar üzerine çalışan ekip, bu kasetin laboratuvarlarda yaygın kullanılan DNA yazım ve okuma makineleriyle uyumlu şekilde tasarlandığını aktardı.

VERİLER DNA DİZİLERİNE DÖNÜŞÜYOR

Kaset şeridi üzerinde, DNA çözeltisini emen beyaz bloklar ve sıvının etrafa yayılmasını engelleyen siyah su itici çizgiler bulunuyor.

Her beyaz blok, ayrı bir DNA parçasını tutarak küçük depolama bölmeleri oluşturuyor. Yaklaşık yarım milden uzun bir bant üzerinde 550.000’e yakın dosya bölmesi yer alıyor.

Kasetin üzerindeki barkodları izleyen optik tarayıcı, doğru bölmeyi saniyede 1.570 konum tarayarak tespit edebiliyor.

DNA DEPOLAMANIN AVANTAJLARI

Küresel dijital veri hacmi hızla büyürken, veri merkezlerinin enerji tüketimi ciddi bir sorun hâline geliyor. ABD Enerji Bakanlığı’na göre veri merkezleri ülke elektriğinin %4,4’ünü tüketiyor.

DNA ise olağanüstü yoğun bir depolama malzemesi: 1 gram DNA yaklaşık 455 eksabayt, yani neredeyse bir milyar gigabayt veri saklayabiliyor. Antik kemiklerde yapılan çalışmalar, DNA’nın yüzyıllar boyunca yavaşça parçalandığını; gömülü örneklerde yaklaşık 521 yıllık yarı ömre sahip olduğunu gösteriyor.

OKUMA, YENİDEN YAZMA VE SİLME SÜREÇLERİ

Sistem çalışırken motorlar kaseti hareket ettiriyor ve seçilen dosya bölmesi küçük bir reaksiyon odasına getiriliyor.

Hafif kimyasal bir işlem, çift zincirli DNA’nın bir zincirini çözeltiye ayırıyor ve bu zincir DNA dizileme yöntemiyle okunuyor. Bantta kalan zincir ise tekrar çift sarmal oluşturmak için şablon olarak kullanılıyor.

Aynı veri, tek bir noktadan 10 kez okunmasına rağmen bozulma olmadan geri elde edilebildi.
Veri silme işlemi ise DNA’yı kesen bir enzimle yapılıyor; ardından bölme yeni DNA dizileriyle %99,9 oranında başarıyla yeniden yazılabiliyor.

DNA’YI YÜZYILLARCA KORUYABİLECEK KAPLAMA

Araştırmacılar, DNA’yı su ve enzimlere karşı korumak için bölmeleri metal-organik iskelet yapılarından oluşan kristal bir kabukla kapladı.

Önceki çalışmalar, DNA’nın silika benzeri malzemeler içinde yüzyıllarca bozulmadan kalabildiğini göstermişti.

Isıl dayanıklılık testleri sonucunda, DNA’nın oda sıcaklığında 300 yıldan fazla dayanabileceği; daha soğuk bölgelerde ise on binlerce yıl boyunca okunabilir kalabileceği hesaplandı.

GELECEKTE DNA KASETLERİ ARŞİV STANDARTI OLABİLİR

Büyük kapasitesine rağmen DNA kaset sistemi hâlâ yavaş: Yalnızca birkaç yüz kilobaytlık bir dosyayı okumak veya yazmak dakikalar sürüyor. Ayrıca DNA sentezi hâlâ pahalı, dizileme cihazları ise laboratuvar ölçeğinde büyük ekipmanlar.

Araştırmacılar, biyoteknoloji maliyetleri düştükçe ve kimya süreçleri hızlandıkça bu yöntemin büyük veri arşivleme için pratik hâle gelebileceğini belirtiyor. Gelecekte bu kasetlerin müzik, film ve dijital arşivler için uzun ömürlü veri kasaları hâline gelmesi öngörülüyor.

Çalışmanın sonuçları Science Advances dergisinde yayımlandı.