Vi khuẩn hoạt động như những ổ cứng

"Điều này có nghĩa là bạn sẽ có thể giữ những bộ dữ liệu lớn trong thời gian dài trong một hộp vi khuẩn trong tủ lạnh", ông Aldrin Yim, một người hướng dẫn học sinh về dự án lưu trữ sinh học của trường đại học cho biết.

Lưu trữ sinh học - nghệ thuật lưu trữ và mã hóa thông tin trong các sinh vật sống - là một lĩnh vực còn mới mẻ, mới tồn tại trong khoảng một thập kỷ.

Năm 2007, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Keio của Nhật Bản cho biết họ đã thành công mã hóa các phương trình đại diện cho thuyết tương đối của Einstein, E = MC ², trong DNA của một loại vi khuẩn đất phổ biến.

Họ chỉ ra rằng bởi vì vi khuẩn không ngừng tái sản xuất, nên một nhóm các sinh vật đơn bào có thể lưu trữ một mẩu thông tin trong hàng ngàn năm.

Nhưng các nhà nghiên cứu Hong Kong đã tiến xa hơn, phát triển các phương pháp để lưu trữ nhiều dữ liệu phức tạp hơn và bắt đầu vượt qua những vấn đề thực tế đã khiến những người hoài nghi nhìn phương pháp này như khoa học viễn tưởng.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển một phương pháp nén dữ liệu, tách nó thành các đoạn và phân phối nó vào giữa các tế bào vi khuẩn khác nhau, giúp khắc phục những giới hạn về dung lượng lưu trữ. Họ cũng có thể "lập bản đồ" các DNA, vì vậy thông tin có thể dễ dàng được định vị.

Điều này mở ra con đường để lưu trữ không chỉ văn bản mà cả hình ảnh, âm nhạc và thậm chí cả video bên trong các tế bào.

Như một phương pháp lưu trữ, nó là vô cùng nhỏ gọn - vì mỗi tế bào là rất nhỏ, nhóm các nhà nghiên cứu nói rằng một gram vi khuẩn có thể lưu trữ cùng một lượng thông tin chứa trong 450 chiếc đĩa cứng dung lượng 2.000 GB.

Họ cũng đã phát triển một hàng rào an ninh ba cấp để mã hóa dữ liệu.

"Vi khuẩn không thể bị tấn công," Allen Yu, một người hướng dẫn học sinh cho biết.

"Tất cả các loại máy tính được dễ bị ảnh hưởng của mất điện hoặc trộm cắp dữ liệu, nhưng vi khuẩn thì miễn dịch với sự tấn công mạng.. Bạn có thể bảo vệ các thông tin."

Nhóm nghiên cứu thậm chí còn đặt ra một từ cho lĩnh vực này - biocryptography - và cơ chế mã hóa chứa những cổng kiểm tra được xây dựng để đảm bảo rằng những đột biến ở một số tế bào vi khuẩn không làm hỏng toàn bộ các dữ liệu.

Giáo sư Chan Ting Fung, người giám sát nhóm sinh viên, nói với AFP rằng nghiên cứu thực tế trong lĩnh vực này đang ở trong giai đoạn đầu của nó. Nhưng ông nói: "Những gì các học sinh đã làm là để thử và đảm bảo một số nguyên tắc cơ bản là thực sự đạt được."

Nghiên cứu của nhóm sinh viên Hồng Kông có thể có nhiều ứng dụng ngay lập tức.

Các kỹ thuật mà họ sử dụng - loại bỏ DNA từ tế bào vi khuẩn, điều khiển chúng bằng cách sử dụng các enzyme và trả lại chúng cho một tế bào mới - cũng tương tự như những gì được sử dụng để tạo ra các loại thực phẩm biến đổi gen.

Nhưng thay vì thay đổi các khối xây dựng của một cơ quan, nhóm sinh viên cho phép thêm thông tin để lắp ngược trên DNA của tế bào, sau khi kiểm tra các thay đổi của chúng đối với một cơ sở dữ liệu tổng thể để đảm bảo rằng chúng không có hiệu ứng ngẫu nhiên độc hại.

Nghiên cứu của họ có thể cho phép thêm thông tin bổ sung vào một loại cây trồng biến đổi gen trong hình thức của một "mã vạch sinh học", Chan nói.

Ngoài điều đó, Chan và các sinh viên đang truyền đạo về khả năng tương lai của sinh học tổng hợp.

Một loại vi khuẩn, Deinococcus radiodurans, thậm chí có thể tồn tại bức xạ hạt nhân.

"Vi khuẩn có ở khắp nơi. Chúng có thể sống sót trên những thứ con người không thể tưởng tượng nổi nên chúng ta có thể sử dụng điều này", Chan nói.

Vì vậy, liệu có thể một ngày, chiếc máy tính ở nhà có thể chứa một đĩa đầy vi sinh vật?

Nhóm này bác bỏ mối lo ngại rằng điều này có thể là nguy hiểm, chỉ ra rằng mặc dù E. coli nghèo danh tiếng, họ sử dụng một hình thức thay thế không thể tồn tại bên ngoài một vật trung gian nhân tạo phong phú.

Trong thực tế, Chan cho biết, trong khi các quy tắc an toàn rất nghiêm ngặt, nhiều biện pháp khác được đưa ra nhằm bảo vệ các vi khuẩn khỏi ô nhiễm hơn là để bảo vệ các nhà nghiên cứu khỏi vi khuẩn.

Tuy nhiên, Yim thừa nhận rằng trong khi nghiên cứu của nhóm là một "bước tiến nền tảng ", một đĩa máy tính Petri dường như không thể có mặt trên thị trường trong vài năm tới, ít nhất là bởi thuyết truy xuất dữ liệu đòi hỏi các chuyên gia phải ở trong phòng thí nghiệm.