親愛なる悪のエンジニアへ: 私の DNA に軍事機密を密かに持ち込むことはできますか?

画像クレジット: ドリームズタイム

ヒラリー・ラム著

2023 年 7 月 13 日木曜日に公開

今月、Evil Engineer は、目立たない形式のデータストレージを探すスパイにアドバイスします。

親愛なる悪のエンジニア様

私は[編集済み]の代理として活動する二重スパイです。敵対国の防衛技術施設で15年間活動した後、私はついに自信を持って大量の機密データを押収することができ、[編集済み]の母国に戻るために32GBのサムドライブにコピーしました。しかし、防諜機関が私の活動を警戒していると知らされました。このデータを国境を越えて持ち帰る最善の方法がわかりません。間違いなく私のすべての電子機器が検査されるでしょう。

データは DNA など他の形式で保存できると聞いたことがあります。これらの防衛機密を自分の DNA に保存し、検出されずに国境を越えて持ち運ぶことはできるでしょうか?

あなたの、

スパイ

親愛なる悪役よ、

暴露のお手紙ありがとうございます。あなたの活動について当局に警告するのは私ではありません。私は困っている人たちを助けている単なる邪悪なエンジニアです。それでは、早速あなたの質問に答えましょう。確かに、DNA を使用して、自分の体内ではなくても、32 GB のデータを国境を越えて運ぶことができます。

DNA データストレージは、DNA の優れた自然なデータストレージ機能を利用することを目的とした、刺激的な新興テクノロジーです。これには、バイナリデータ (0 と 1) をヌクレオチド塩基の配列 (A、C、G、T) にエンコードし、その配列を含む DNA を合成することが含まれます。これは必要になるまで保存され、DNA の配列が決定され、コンピュータで読み取り可能なバイナリにデコードされます。

DNA データの保存は何十年にもわたって実験されてきました (特に、1988 年にアーティストのジョーデイヴィスは、女性生殖器の単純な視覚的表現を含む合成 DNA の小片を生きた大腸菌細胞に挿入しました。各微生物には多くのコピーが含まれており、シーケンス化してデコードして画像を再現することもできます)。それは 2010 年代に 2 つの画期的な論文によって本格的に始まりました。

その 1 つは、ハーバード大学の学者によるもので、ビットと塩基を 1 対 1 にマッピングするだけで、50,000 語の本やその他のメディアを DNA でエンコードする方法を説明しました。もう 1 つは、欧州バイオインフォマティクス研究所の科学者らによるもので、革新的なエラー修正スキームのおかげで、少なくとも 99.99 パーセントの精度で DNA からデータを保存、取得、複製できることを実証しました。これらの論文は、かなりの量のデータを DNA に保存し、それを読み取ることが実際に可能であることを実証しました。

それ以来、英語版ウィキペディアのテキスト全体や Netflix の「バイオハッカー」のエピソードなど、ますます大きなアイテムが DNA に保存されてきました。その他の進歩には、化学プロセスを使用して DNA に直接データ処理操作を実行すること、プロセスを自動化すること、再構築を助けるために「同期」ヌクレオチドを散在させることなどによるエラーからデータを保護することが含まれます。

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このデータストレージモードは、信じられないほどスペース効率が良いため魅力的です。理論的には、砂粒ほどの体積に 1 エクサバイトを保存することが可能です。 DNA は非常に長期間、適切な条件下では数千年、さらには数百万年にわたって情報を保持することにも優れています (2021 年、研究者たちは 120 万年前のマンモスから DNA の配列を決定することに成功しました)。現時点では、その実用化は高コストと読み取り/書き込み時間の遅さによって制限されていますが、これらの面では進歩が見られ、そう遠くない将来に DNA ベースのハイブリッドストレージが使用されることが現実的に予想されます。頻繁にアクセスする必要のないデータ用。

つまり、それがこのテクノロジーの有望な状態なのです。もちろん、あなたは自分自身の体に情報を保存できる可能性に興味があります。良いニュースは、生体にデータを保存できることです。 2021年、コロンビア大学の研究者らは、CRISPRを使用して大腸菌の活性遺伝子に情報を保存する方法について説明した論文を発表した。CRISPRは「Hello world!」を綴るためにDNAの72ビットをエンコードした。それらを通常の土壌微生物と混合した後でも、DNAの配列を解読してメッセージを抽出することができました。