Комп’ютер і ДНК: як хакери зламали спадкову інформацію живого організму Найактуальніші Наука 

Комп’ютер і ДНК: як хакери зламали спадкову інформацію живого організму

Нещодавно здійснили химерне дослідження: дослідники зламали комп’ютер за допомогою штучного генетичного матеріалу. Що це означає? Те, що ДНК стає програмним забезпеченням! А тепер уявіть, що трапиться, якщо провести експеримент навпаки?

«Якщо генетична матерія організму не вміла б рахувати, життя не було б. Бактерії, рослини і ми з вами технічно є комп’ютерами», – переконаний чилійський статистичний фізик, письменник та дизайнер візуалізації даних Цезар Ідальґо.

Цезар Ідальго
Цезар Ідальго. © policeinnovationconference.com

Американський молекулярний біолог з Гарвардського університету Джордж Черч вважає, що в одній бактерії можна розмістити близько чотирьох мегабайтів додаткових даних. Це відповідатиме цифровій фотографії або MP3-пісні.

Мабуть, ви подумали, що це чергова вигадка наукових фантастів, проте Черч не казкар, а один із найвідоміших учених США, який до того ж є претендентом на Нобелівську премію. Він і його колега Сет Шипман декілька тижнів тому продемонстрували вищеописаний принцип на живому об’єкті: вони помістили один з перших фільмів історії людства – відео з конем, що скаче, – у генетичний матеріал бактерій кишкової палички.

Джордж Черч
Джордж Черч. © wyss.harvard.edu

Метою було не продемонструвати, що замість жорстких дисків чи флешок ви можете зберігати дані у власному ДНК, – дивовижним є сам метод дослідження. З його допомогою Черч і Шипман прагнуть у майбутньому побачити на власні очі, що відбувається всередині клітини у той час, як вона розвивається. Такий собі організм, який звітуватиме дослідникам про власний розвиток.

Декларація прав людини та інсайдерський жарт про ланцюгову реакцію

Багато дослідників вважають перспективу зберігання даних у ДНК цікавою, тому що матерія ДНК є надзвичайно місткою. У березні, наприклад, було опубліковане дослідження, зроблене групою науковців, які працюють у «Microsoft» та Університеті штату Вашингтон. Вони повідомили, що їм вдалося зберегти в цілому 200 мегабайтів даних у зв’язці штучної ДНК. У цьому числі були «Загальна декларація прав людини» на понад ста мовах, величезна база насіння сільськогосподарських культур, навіть музичне відео групи OK Go «This Too Shall Pass».

Останнє є таким собі інсайдерським анекдотом серед молекулярних біологів, оскільки відео показує довгу, дуже складну ланцюгову реакцію, так звану машину Рубе-Голдберга. Ролик слугує непрямим посилання на так звану полімеразну ланцюгову реакцію – інструмент, без якого швидкого розвитку молекулярної біології не існувало б.

Декілька днів тому ще одна команда з університету штату Вашингтон (на цей раз на чолі з фахівцем ІТ) нарешті продемонструвала, що принцип працює і в зворотному напрямку: група «Тадаесі Коно» помістила в ланцюжку ДНК прихований код, щоб зламати комп’ютер, який використовувався для аналізу генетичного матеріалу. Дослідники використовували всілякі хитрощі, включаючи інтегрування шматка відкритого програмного забезпечення для секвенування генетичного матеріалу з навмисним «промахом» у безпеці, який вони згодом використали за допомогою маніпульованої ДНК. Опісля в експлуатованому комп’ютері був знайдений вірус-троян, викликаний певними генетичними послідовностями. Тож радимо оновити свої антивірусні програми, адже ваш комп’ютер віднині можуть зламати за допомогою матерії ДНК 🙂 І хоч такий метод для практичного використання є поки що майже непридатним, його відкриття стало справжньою сенсацією у світі високих технологій та ІТ.

ДНК = дані, дані = ДНК

Цікавим у ДНК-хакерстві, крім духу науково-фантастичного трилера та феноменальності ідеї, є ще один момент: воно показує більш ясно, ніж будь-коли раніше, що межа між тим, що ми до цього називали цифровою інформацією, і тим, що здавна зветься спадковою інформацією, починає стиратися. ДНК – це дані. Вони можуть зберігатись і у нашому ДНК – за умови наявності необхідних для цього інструментів.

dna-data-drive

Величезний прогрес у цій галузі, а саме падіння ціни на секвенування одного генома у період між 2000 і 2015 роками від ста мільйонів до тисячі доларів, тепер взаємодіє з такими ж величезними досягненнями у сфері навчального програмування. Наприклад, науковцям тепер відомо, що штучні нейронні мережі можуть набагато більше, ніж доступно нашим цифровим пристроям. А оскільки геноми також є всього-на-всього горами даних, знання людства про зв’язок між генами та конкретними проявами їх характеристик в найближчі роки і десятиліття блискавично зростатимуть.

Де письменники-фантасти (можливо) помилилися

Ці знання будуть надзвичайно корисними для розуміння генетичних компонентів таких хвороб, як рак або синдром Альцгеймера, і для розробки нових методів їх лікування. Проте з кожним новим відкриттям зростає спокуса не лише читати всю інформацію, але й випробувати власні практичні навички.

В Європі діють обмежувальні правила стосовно експериментів з генетичним матеріалом. Однак в інших кутках світу до цієї теми відносяться не так скрупульозно. До прикладу, в Китаї вже зараз вкладають величезні суми в технології секвенування, до того ж у дуже цілеспрямовані дослідження. Наприклад, з 2012 року одна китайська компанія аналізує ДНК особливо інтелектуальних людей, і цей проект не єдиний у своїй сфері.

neural-net

Вчені по всьому світу не втомлюються випереджати один одного у власних прогнозах на майбутнє. Один із дослідників, залучених до китайського проекту, написав у своєму науково-популярному дописі, що «на когнітивні здібності людини впливають тисячі генетичних локусів – кожен з невеликим ефектом. І якщо за допомогою цифрового втручання одночасно покращити кожен з цих локусів, можна буде досягти підвищення людського інтелекту приблизно у сто разів, що відповідатиме IQ більш ніж 1000».

У науковій фантастиці останніх десятиліть комп’ютери часто покращують людський мозок дуже безпосередніми способами: чіпи з іноземними мовами або бойовими мистецтвами у фільмах та книгах прикріплюють до мозку у вигляді маленьких апаратів за вухами. Проте справжні науковці відкрили геть іншу істину, що набагато ймовірніше стане шляхом до супер-можливостей людини: наше ДНК – це код, а кодом можна керувати.

  1. 5
  2. 4
  3. 3
  4. 2
  5. 1
(6 голосів)

Також буде цікаво: