Az elmúlt években többször is kísérlet történt arra, hogy DNS formájában oldják meg az adattárolást. Az ilyen próbálkozásoknak nagyon is van alapjuk, hiszen a DNS megfelelő körülmények között akár több százezer évig is stabil marad. És mivel az általa hordozott kódrendszer univerzális, vélhetően olyan technológia is lesz, amellyel le tudjuk olvasni a tárolt adatokat, szemben mondjuk az elmúlt évtizedek mesterséges adattárolók többségével, amelyek elképesztő ütemben avulnak el.
A DNS-be való kódolás azonban mostanáig döntően azt jelentette, hogy az adatoknak megfelelő bázissort egy számítógépen megtervezték, majd kémiai szintézis során legyártották a szekvenciát. A Columbia kutatói viszont nemrégiben élő baktériumok genetikai állományában tároltak el információkat, méghozzá nem külső adatokat, hanem a baktériumban zajló történések egyfajta „naplózását” végezték el.
Ehhez a CRISPR-rendszert használták, amely eredetileg egy bakteriális védekezőmechanizmus volt: felismeri az új vírusokat, és ezek genomját felszabdalva darabokat épített be belőlük a bakteriális genomba, ami alapján az egysejtű (vagy utódja) később gyorsan azonosítja a vírust, ha ismét találkozott vele.
A szakértők ezt a technikát virális találkozóktól eltérő emlékek megőrzésére aknázták ki. A gyakorlatban arról van szó, hogy például ha a baktérium cukorral találkozik, beindul egy folyamat, amely során gének aktiválódnak. A kutatók úgy módosították ezt a folyamatot, hogy a génekkel együtt az a rendszer is aktiválódjon, amely másolatokat a készít a baktérium kromoszomális DNS-étől függetlenül létező, apró, körkörös DNS-darabok egyikéről, vagyis az egyik plazmidról. Miután kellő számú másolat készült a molekuláról, a CRISPR aktiválódott, és némi darabolás után beépítette a plazmid egy darabkáját a genomba. Ha a cukor nem volt jelen, akkor viszont valami mást épített be.
Ilyen módon a baktérium genomjának szekvenálásával utólag megmondható, hogy találkozott-e cukorral a múltban. A rendszer nem tökéletes, mivel a CRISPR nem mindig azt illeszti be a genomba, amit a kutatók szeretnének, de az esetek többségében működik, vagyis elegendő baktérium vizsgálata révén eldönthető, hogy volt-e cukor jelen azok környezetében, vagy sem.
Ezt a rendszert külső adatok tárolására is felhasználták a kutatók, mégpedig úgy, hogy kétféle plazmidot vettek célba. Az egyik úgy működött, ahogy a korábbiakban leírtuk: alacsony számban volt jelen, amíg egy jel nem jelentkezett, majd felszaporodott a jelzés hatására. A második plazmid folyamatosan azonos, közepes szinten volt jelen a sejtben. Amikor a CRISPR aktiválódott, abból a plazmidból illesztett be a kromoszomális genomba, amelyikből éppen több volt.
A jelzést ismételve majd szüneteltetve bitek során tudták létrehozni a kutatók a genomban. A jel egyébként jelen esetben egy elektromos jelzés volt, amit egy specifikus molekulán alkalmaztak, oxidatív vagy reduktív környezetet kreálva a sejt körül. Ahogy már említettük, a rendszer nem tökéltes, mert a CRISPR időnként semmit sem illeszt be, máskor meg rossz szakaszt rak be. Minél hosszabb a sor, annál nagyobb a hiba lehetősége, így a szakértők három bitre korlátozták az adatokat bakteriális populációnként, majd ezekből egy gépi tanulásra képes algoritmus „átlagolta” a legvalószínűbb, eredeti jelsorozatot.
Ilyen módon sikerült a bakteriális genomba kódolniuk majd dekódolniuk a „Helló világ!” üzenetet, amit azt követően is ki tudtak nyerni, hogy a kérdéses populációt egy hétre a talajba helyezték. A becslések szerint az üzenet nagyjából 80 generáción keresztül maradhat olvasható. (De persze fagyasztani is lehet a baktériumokat, akkor jóval tartósabban megőrződik az üzenet.)
A módszer persze praktikus adattárolási megoldásként elképesztően alacsony hatékonyságú, és a szintetikus szekvenciák gyártása továbbra is sokkal kézenfekvőbb módnak tűnik a DNS-alapú adattárolásra. A baktériumok környezetének, belső működéseinek és múltjának ilyen módon való rögzítése és utólagos felderítése azonban nagyon érdekes alkalmazási lehetőségeket vet fel.
