Podle mínění Toma De Greefa z Technické univerzity v Eindhovenu za tři roky ve světě vygenerujeme tolik dat, že polovinu z nich nebudeme schopni uložit. Jako řešení nabízí ukládání dat do syntetické DNA.
Představa ukládání dat do DNA se může zdát být čirou science-fiction, nyní se však rýsuje jako technologie poměrně blízké budoucnosti. Tom de Greef z Katedry biomedicínského inženýrství a Institutu pro komplexní molekulární systémy (ICMS — Institute for Complex Molecular Systems) při nizozemské Eindhoven University of Technology dokonce očekává, že se první DNA datová centra objeví do 5 až 10 let. Proti dnešním by měla klást výrazně menší nároky na prostor i na energii.
Data v nich budou ukládána do v mikrokapslích syntetizované DNA. Vždy jeden soubor na mikrokapsli. Pokud bude nutné data načíst, robotický manipulátor vyhledá příslušnou mikrokapsli, přečte DNA a uloží ji zpět. Soubor DNA může být uložen mnohem kompaktněji a životnost dat v něm je také mnohonásobně delší.
Myšlenka použití řetězců DNA pro ukládání dat se objevila již v 80. letech, ale v té době byla příliš obtížná a drahá. Technicky reálnější podobě se přiblížila o 30 let později, kdy se začala rozbíhat syntéza DNA. George Church, genetik z Harvard Medical School, tuto myšlenku rozpracoval v roce 2011. Od té doby se syntéza a čtení dat exponenciálně zlevnily, což konečně přineslo technologii na trh.
Cesta k využití syntetických DNA pro ukládání vede přes polymerázovou řetězovou reakci (PCR — polymerase chain reaction) vytvářející miliony kopií části DNA přidáním primeru s požadovaným kódem DNA. Pokud je vám zkratka povědomá z období nedávné covidové pandemie, nejde o náhodu. Na zmíněném principu jsou skutečně založeny, mimo jiné, koronavirové testy v laboratoři — i nepatrné množství koronavirového materiálu je díky němu zjistitelné právě díky mnohonásobnému namnožení. Problémem v rámci využití v oblasti ukládání dat však doposud bylo, že pro potřeby čtení více souborů současně je zapotřebí více párů primerů, které budou vykonávat svou práci současně. To ovšem vytváří mnoho chyb v procesu kopírování. Čtení je navíc zatím poměrně nákladné, a proto byla technologie doposud využitelná prakticky jen pro zálohování dat.
De Greef a jeho kolegové pro tento účel ovšem vyvinuli speciální mikrokapsle z proteinů a polymeru. Ty jsou syntetickou DNA schopny pojmout a v reakci na teplotu nad 50 °C uzavřít. Proces PCR může probíhat v každé kapsli samostatně. Tím se podstatnou měrou sníží prostor pro chyby (podobně jako u PCR koronavirových testů). De Greef to nazývá „termo-uzavřenou PCR“. Pokud poté dojde znovu ke snížení teploty, kopie se od kapsle oddělí, ale ukotvený originál zůstane, což znamená, že kvalita původního souboru se nezhorší.
Badatelé navíc zař ídi l i, že se v „databázi“ DNA mikrokapsle snadněji vyhledávají. Každý soubor uložený v DNA má svou fluorescenční značku a každá mikrokapsle má vlastní barevné označení. V budoucnu by příslušné zařízení tedy mohlo vyhledávat požadovaná data právě podle těchto barevných značek.
De Greef je přesvědčen, že všechny klíčové technologie pro DNA datacentra již vlastně máme k dispozici. Teď už jen stačí počkat, až cena za syntézu DNA klesne natolik, že ji bude možné využívat v datových centrech v masovém měřítku.