Prospective : Les entreprises et les instituts de recherche étudient depuis longtemps l’ADN en tant que « système de stockage » potentiel pour l’archivage des données numériques. Une nouvelle approche apparaît aujourd’hui, qui offre des avantages financiers supplémentaires en éliminant le besoin de brins d’ADN complexes et coûteux créés en laboratoire à partir de zéro. Cette nouvelle approche est prometteuse en termes de rentabilité et de simplicité.
Universellement connu sous le nom d’ADN, le polymère d’acide désoxyribonucléique est l’élément fondamental qui régit tous les organismes vivants que nous avons découverts à ce jour. Il sert de centre de contrôle de l’activité mobile et détermine les caractéristiques biologiques exprimées par les animaux, les plantes et toutes les autres formes de vie sur notre planète. Les instructions génétiques contenues dans l’ADN d’un organisme sont codées à l’aide d’un système à quatre bases, composé de nucléotides adénine (A), thymine (T), guanine (G) et cytosine (C).
Cette approche simple mais universellement valable du codage génétique fascine depuis longtemps les scientifiques et les entreprises du monde entier. Le modèle biologique pourrait apporter une réponse aux défis posés par le stockage de vastes quantités de données numériques générées par l’internet et les nombreux appareils qui peuplent notre société mondiale entièrement numérique.
Les expériences impliquant le stockage de bits numériques dans des brins d’ADN sont généralement coûteuses en raison de la nécessité de créer de nouvelles séquences d’ADN synthétiques par le biais de processus complexes et sujets aux erreurs. Cependant, une équipe de chercheurs, dirigée par Cheng Kai Lim, biologiste synthétique à l’université nationale de Singapour, propose aujourd’hui une autre approche. Cette méthode innovante vise à résoudre le problème du coût en utilisant des brins d’ADN « vivants ».
Les chercheurs ont utilisé les capacités de l’ADN présent dans les cellules d’Escherichia coli, une bactérie coliforme que l’on trouve couramment dans le tube digestif des organismes à sang chaud, dont l’homme. Ces brins d’ADN sont équipés de circuits « optogénétiques » capables de détecter la présence ou l’absence de lumière. En tirant parti de cette fonctionnalité, les chercheurs ont mis au point BacCam, une caméra biologique capable de capturer et de stocker directement des images au sein de l’ADN.
L’équipe a conçu une méthode pour capturer des « motifs lumineux bidimensionnels » dans l’ADN en utilisant des circuits optogénétiques pour enregistrer l’exposition à la lumière et coder les emplacements spatiaux à l’aide d’un code-barres. Les chercheurs ont expliqué que les images stockées ont ensuite été récupérées par « séquençage de nouvelle génération à haut débit », ce qui ouvre la voie à « l’intégration de systèmes biologiques avec des dispositifs numériques ».
Les chercheurs ont pu stocker des images simples de 96 bits pour un total de 1152 bits dans l’ADN biologique, démontrant avec succès la capacité de « multiplexage » de leur méthode en capturant et en stockant deux images différentes en même temps, en utilisant des sources de lumière rouge et bleue. Les images stockées dans l’ADN ont pu être récupérées avec une précision d’au moins 90 % pour toutes les images, ce qui constitue une réalisation importante pour les archives numériques basées sur la biologie. Toutefois, la fiabilité requise pour un système de stockage de fichiers robuste n’est pas atteinte.
Néanmoins, l’étude suggère qu’un pool d’ADN peut stocker et récupérer entre 100 et 1 000 images différentes en une seule fois. Les chercheurs sont optimistes quant aux progrès en cours dans le domaine du stockage de données sur l’ADN, car leur méthode illustre d’autres applications de cette technologie prometteuse.
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