Çinli bilim insanları; görüntülerin, metin dosyalarının ve diğer dijital verilerin, 330 feet (100 metre) uzunluğundaki bir plastik şeride bağlanmış DNA zincirlerinde depolanabildiğini keşfetti.
Fiona Jackson
Çeviri: Sedef Çakır
GazeteBilim Yazı İşleri
Telefonunuzda depolama alanı mı doldu? Bulut depolama aboneliğini hemen yükseltmeyin! Çinli bilim insanları; görüntülerin, metin dosyalarının ve diğer dijital verilerin, 330 feet (100 metre) uzunluğundaki bir plastik şeride bağlanmış DNA zincirlerinde depolanabildiğini keşfetti. Bu da sistemin yaklaşık 3 milyar şarkıya eşdeğer veri saklayabildiği anlamına geliyor.
Bu, Microsoft’un 2016’da geliştirdiği ve “kalem ucundan bile çok daha küçük” bir DNA parçasına sadece 200 megabayt veri sığdırabilen cihazdan oldukça büyük bir gelişme.
Yeni kaset, şeridi tarayabilen, seçilen dosyanın yerini doğru şekilde bulabilen ve talep üzerine geri getirebilen kaset çalar benzeri bir okuyucuya bile takılabiliyor. Ekip, elde ettikleri verileri 10 Eylül’de Science Advances dergisinde yayımlanan bir çalışmada paylaştı.
DNA; adenin (A), sitozin (C), guanin (G) ve timin (T) olmak üzere dört kimyasal bazın diziliminden oluşan, uzun ve çift sarmallı bir moleküldür ve bir organizmanın genetik bilgisini bu dizilim sayesinde kodlar. Benzer şekilde, her dijital dosya da bilgisayarın PDF, JPEG ya da başka bir dosya türü olarak yorumlayabildiği 1’ler ve 0’lardan oluşur.
Eğer her bir baz belirli bir 0 ve 1 dizilimini temsil edecek şekilde kullanılırsa, yapay bir DNA parçası dijital dosyaların ikili (binary) kodunu içerecek biçimde kodlanabilir. Bu tür moleküller canlı bir organizmadan elde edilmez. Laboratuvarda, önceden üretilmiş nükleotit yapı taşlarının istenen sırayla birbirine bağlanmasıyla sentezlenir.
Bilim insanları, kodlanmış DNA’yı uzun bir bant üzerine basmadan önce tam olarak bunu yaptı. DNA zincirlerini içeren bir çözelti, şerit üzerinden geçirildi ve zincirler polimer yüzeye adsorbe oldu.
Araştırmacılar yaptıkları çalışma hakkında, “DNA, yüksek depolama yoğunluğu sayesinde yeni nesil bir bilgi depolama ortamı olma potansiyeline sahiptir. DNA bandının sarmal yapısı, malzemenin kullanımını maksimize ederek taşınabilirlik sağlar ve uzunluğu artırıldıkça kullanılabilir alanların sayısını ve depolama kapasitesini de genişletir.” ifadelerini kullandı.
Bandın her bir bölümü, içinde hangi dosyanın bulunduğunu gösteren bir barkodla basılıyor. Kaset çalar benzeri cihazın üzerindeki bir kamera, bant iki makara arasında hareket ederken şeridi tarıyor, ilgili dosyanın bulunduğu noktayı tespit ediyor ve o bölümü DNA’yı serbest bırakan bazik bir çözeltiye daldırıyor. Ardından DNA dizilenebiliyor ve bu baz dizisi dosyanın dijital koduna çevriliyor.
Binlerce yıl sürebilen veri depolama
Araştırmacılar, DNA bantlarının üretken yapay zeka (AI) ile birlikte büyük ölçüde artan dijital veri çoğalmasına bir çözüm sunabileceğini düşünüyor. Hesaplamalarına göre, yaklaşık 0,6 mil (1 kilometre) uzunluğundaki bir parça, 362.000 terabayta kadar veri (yaklaşık 60 milyar fotoğrafa eşdeğer bir kapasite) depolayabilir. Karşılaştırmak gerekirse, dizüstü bilgisayarlar genellikle 0,5 ile 2 TB depolama alanıyla satılırken, akıllı telefonlarda bu değer çoğunlukla en az 128 GB veya 256 GB seviyesindedir.
Ekip, DNA bandının yalnızca yüksek depolama kapasitesiyle değil, aynı zamanda içindeki verilerin çok uzun süre korunabilmesiyle de öne çıktığını ifade etti. Bunun sebebi, DNA zincirlerinin çinko iyonlarından oluşan, moleküler ölçekte kafes yapılar olan metal-organik iskeletler (MOF’lar) içinde saklanması. Bu yapılar, DNA’ya ek bir koruma sağlıyor.
DNA’nın formunu yüzyıllar boyunca koruyabildiği biliniyor. Araştırmacılar, geliştirdikleri bandın veriyi oda sıcaklığında 345 yıldan fazla, 32 Fahrenheit derece (0 °C) sıcaklıkta ise yaklaşık 20.000 yıl boyunca saklayabildiğini ortaya koydu. Çalışmaya göre, bant kırılsa bile şeffaf bir yapışkan bantla onarılabiliyor.
Okuyucu cihaz, belirli bir dosyaya karşılık gelen DNA zincirlerini tanımlayıp çıkarmanın yanı sıra, yeni DNA zincirlerini MOF’lar içine kapsülleyerek banda yerleştirebiliyor. Buna ek olarak, bir DNA zincirinin yanlış barkodlu bölmede bulunduğunu otonom olarak tespit edip, onu doğru bölmeye taşıyabiliyor.
DNA ile veri depolama yıllardır kapsamlı biçimde araştırılsa da, bu çalışma dosyaların geri çağrılabildiği, değiştirilebildiği veya silinebildiği bir dosya sistemi olma özelliğini taşıyor. Sistem, manuel ve cihaz tabanlı adımların bir kombinasyonuna ihtiyaç duymadan robotik olarak çalışıyor ve hem sık erişilen sıcak verileri hem de nadiren erişilen soğuk verileri yönetebiliyor.
Fakat bu yeni yöntemde bazı zorluklar var. DNA’nın gerçek anlamda sentezlenmesi bugün için hala pahalı ve zaman alıcı. Ayrıca büyük ve hantal ekipmanlar gerektiriyor. Buna ek olarak, banttan tek bir dosyanın geri alınması yaklaşık 25 dakika sürüyor. Bu nedenle, mevcut haliyle DNA kaset çalar, dijital verilerimizi arşivlemek için henüz uygulanabilir bir yöntem sunmuyor.
Buna rağmen bilim insanları, çalışmalarının hem sıcak hem de soğuk verileri kompakt bir biçimde devasa miktarlarda depolayabilen teknolojilerin önünü açabileceğini ve böylece günümüzde kullanılan dev veri merkezlerine olan bağımlılığı azaltabileceğini umuyor.
Kaynakça:
Son Erişim Tarihi: 21/12/2025
