Hard Disk al DNA di batterio

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coobox
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Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da coobox »

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Alcuni scienziati giapponesi, con a capo il professor Yoshiaki Ohashi della Keio University Shonan Fujisawa Campus di Tokyo, hanno trovato il modo di archiviare dati sfruttando nientemeno che il DNA di un batterio molto comune, il Bacillus subtilis. La scoperta, segnalata da diverse fonti fra cui Dailytech, potrebbe sembrare a prima vista rivoluzionaria e geniale, ma in realtà si tratta di una brillante applicazione di tecniche già utilizzate per altri scopi. Questi scienziati giapponesi hanno di fatto inglobato nel DNA batterico un'informazione (E=mc2 1905), che come è noto costituisce la formula più celebre ideata da Einstein, con la data del suo primo annuncio.

Cerchiamo di capire come e soprattutto perché nei batteri. Al DNA batterico originale sono stati aggiunti dei filamenti di DNA artificiale, molto probabilmente con alcune sequenze di nucleotidi note da far corrispondere ad una sequenza di circa 100 bit, ovvero quanto serve per archiviare la formula suddetta. A varie sequenze note di CG (Citosina e Guanina) e AT (Adenina e Timina) è stato fatto corrispondere con buona probabilità un'informazione binaria.

Al DNA batterico originale sono stati aggiunti diversi filamenti artificiali identici in diversi punti del genoma, al fine di prevenire la perdita di alcune sequenze dovute alla naturale degradazione del DNA nel corso delle generazioni. La replicazione del DNA modificato viene dunque portata avanti dal batterio nelle generazioni, perpetuando di fatto l'informazione inserita arificialmente dall'uomo.

Questa tecnica ben nota di ingegneria genetica prende il nome di trasformazione, ovvero un processo attrverso il quale molecole libere di DNA vengono incorporate e integrate nel genoma di cellule di un organismo ricevente, creando un'associazione stabile fra DNA esogeno e quello originale.

Perché in un batterio? Oltre ad essere un organismo facile da coltivare e da riprodurre, il batterio scelto dai ricercatori appartiene alla famiglia degli sporigeni, contraddistinti da una particolarità molto importante. In condizioni sfavorevoli sotto il profilo ambientale, climatico o quant'altro, il batterio sporifica, ovvero forma al suo esterno una sorta di seconda parete (immaginate un guscio), passando ad uno stato di quiescenza.

Un batterio può rimanere in questo stato per molto tempo, mentre il DNA da esso perpetuato porterà l'informazione ospite per un tempo prossimo ai milioni di anni. Le attuali soluzioni di storage, fra cui supporti ottici o hard disk, possono farlo per "soli" 100 anni circa. Qualora ci fosse ancora vita intelligente sulla terra fra milioni di anni e si cercasse nel posto giusto, sarebbe possibile trovare nella progenie del batterio originale la scritta inserita da Mr. Ohashi. Una tecnica molto affascinante ed inquietante allo stesso tempo, che potrebbe trovare applicazioni in diversi campi (non ultima la crittografia) e su diverse tipologie di esseri viventi.


http://www.hwupgrade.it/news/storage/il ... 20356.html
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samburu

Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da samburu »

Vedrai quando ammazzerai la mosca insidiosa che ti gira intorno per 24 h, che succederà..!  ;D
saxtro
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da saxtro »

Pubblicataqui
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digy79
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da digy79 »

Al DNA di batterio....? 
mmmhhh interessante, mi sa che però con questa soluzione non ci sarà mai un antivirus abbastanza aggiornato.
I virus (biologici), i batteri se li pappano ed a questo punto con loro si papperebbero anche i nostri dati! 
Bisognerà dare l'antibiotico al computer...

;D
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da saxtro »

digy79 ha scritto: [...]
I virus (biologici), i batteri se li pappano ed a questo punto con loro si papperebbero anche i nostri dati!  [...]
in realtà il rischio che si corre sarebbe di mescolare l' info del virus a quella che noi abbiamo messo nel batterio
i virus non sono considerati nemmeno una forma di vita, sono un insieme di molecole organiche ma non sono vivi,
grosso modo si possono descrivere come un involucro proteico che racchiude una molecola di acido nucleico (può essere sia RNA che DNA) ed eventualmente delle proteine accessorie
quando un virus infetta un batterio per prima cosa inietta il suo acido nucleico nel citoplasma del batterio (e le eventuali proteine), una volta dentro l' acido nucleico si integra nel genoma del batterio a questo punto può comportarsi in due modi
a) resta quiescente nel genoma e con esso viene riprodotto ad ogni ciclo di divisione cellulare del batterio
b) si attiva e inizia a istruire le strutture cellulare perchè producano altri involucri e altre molecole di acido nucleico virale, una volta che gli acidi nucleici  vengono inseriti nel proprio involucro, la cellula lisa e i nuovi virus fuoriescono
digy79 ha scritto: [...]Bisognerà dare l'antibiotico al computer...

;D
servirebbe a poco, gli antibiotici sono molecole che inibiscono una o più funzioni necessarie alla sopravvivenza della cellula, un virus non essendo una cellula ne sarebbe immune


purtroppo non riesco a trovare l' articolo integrale ma solo il suo abstract, la logica mi dice che l' informazione portata dai batteri come tale sia in sola lettura, per modificarla bisognerebbe trasformare altri batteri con il dna portante l' informazione modificata

edit: ho cercato l' argomento virus su wikipedia, non è molto approfondito ma fornisce una buona descrizione generale (magari in inglese l' articolo è fatto meglio)

edit2: infatti...
Ultima modifica di saxtro il mercoledì 7 marzo 2007, 15:10, modificato 1 volta in totale.
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da digy79 »

saxtro... il mio era solo un intervento scherzoso, una battuta... siamo al bar sport!

Sono un biologo (da ormai quasi 4 anni), so cosa sono e come sono fatti virus ed i batteri  ;)

ciao
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da saxtro »

@digy79 : scusa non avevo capito la battuta...
samburu

Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da samburu »

l'antibiotico al computer
qui hai anche ragione, dato che già esistono. Sono delle routines in alcuni antivirus che immunizzano il pc da eventuali tentativi di infezioni, proprio come il vaccino, infatti alcuni programmi usano il pulsante "vaccine" . Non sono antivirus, ma solo preventori, veri vaccini informatici
Ultima modifica di samburu il domenica 11 marzo 2007, 15:30, modificato 1 volta in totale.
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newpinco
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da newpinco »

Qualcuno non ha pensato alle mutazioni??? un batterio ha una singola copia del genoma...e può essere esposto a diversi agenti mutageni chimici o fisici che inducono mutazioni di vario tipo dalla delezione alla sostituzione all'inserzione...insomma la vita evolve sempre e non mi sembra una cosa positiva immagazzinare informazioni in DNA batterici almeno a lungo termine .....potrebero esserci perrdite no???
:o
Con SUDO calcio rotante Chuck Norris formatta il tuo sistema!!!
Openstreetmap crea dipendenza!!!
samburu

Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da samburu »

potrebero esserci perrdite no
dici una cosa giusta, perché se vogliamo vedere, anche i virus informatici si comportano +/- in quel modo, per cui un'eventuale polimorfismo potrebbe complicare non poco la possibilità di controllo. Comunque non siamo noi quelli che stanno sperimentando la cosa, per cui possiamo solo che parlarne in termini generici e limitarci ad osservare eventuali ulteriori sviluppi.
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da saxtro »

l' informazione è inserita in più loci del genoma e cmq sarebbe conservata nel batterio sporificato (quindi no metabolismo, no replicazione del dna, no errori casuali)
dall' abstract ha scritto: [...] Duplicated data encoded by different oligonucleotide sequences was inserted redundantly into multiple loci of the Bacillus subtilis genome[...]
il vero problema secondo me è rappresentato dalla sequenza dell' informazione, causalmente potrebbe essere inserita nel batterio una sequenza codificante, magari con un prodotto a effetto tossico che potrebbe uccidere la popolazione cellulare
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ciao
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da ciao »

saxtro ha scritto:
il vero problema secondo me è rappresentato dalla sequenza dell' informazione, causalmente potrebbe essere inserita nel batterio una sequenza codificante, magari con un prodotto a effetto tossico che potrebbe uccidere la popolazione cellulare
a tal proposito il nostro biologo marino potrebbe illuminarci di più, ma se non erro, questo problema non dovrebbe affatto porsi perchè anche se si inserisse una sequenza casualmente codificante per "non so che" essa dovrebbe andarsi a trovare giusto dopo una sequenza che indichi al "macchinario codificante" di iniziare a codificare ;D...quindi basterà far precedere alla sequenza "dati" delle sequenze che non significano niente (ne per noi ne per il macchinario del batterio) e stai sicuro che il rischio si elimina (good)
L'unico modo per non invecchiare è non essere legati al tempo
samburu

Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da samburu »

@ciao: scusa ma
ne per noi ne per il macchinario del batterio
allora che le metti a fare? Che significhino nulla per i ricercatori è un conto, ma per il macchinario del batterio deve esserci un significato anche se remoto e lontano altrimenti diviene come corpo estraneo, o sbaglio? Lo stesso corpo umano racchiude in sè viruses di ogni tipo e forma, racimolati nella storia del tempo e tramandati di generazione in generazione; poi che non siano attivi è un altra cosa, ma che non si possano attivare da un momento all'altro... non ci giurerei tanto.
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da digy79 »

anche se si inserisse una sequenza casualmente codificante per "non so che" essa dovrebbe andarsi a trovare giusto dopo una sequenza che indichi al "macchinario codificante" di iniziare a codificare
Sì, questo è per grosse linee il funzionamento degli operoni.

A parte l'acido nucleico quali altre parti della cellula sarebbero coinvolte nella realizzazione della tecnologia?
Ad ogni modo vorrei solo aggiungere che perchè i processi con cui i batteri si scambiano parte del genoma (trasformazione, coniugazione, trasduzione) abbiano luogo, la cellula batterica si deve trovare in un particolare stato fisiologico che non può essere raggiunto in assenza di strutture come la parete, il citoplasma ed i ribosomi: lo stato di competenza.
Dei recettori superficiali fanno partire il tutto, attivando un operone che induce la produzione di molecole che modificano la superficie cellulare rendendola ricettiva. Inotre non tutti i batteri sono naturalmente competenti.

Dopo questa tediosa introduzione, in pratica, si può concludere che in linea del tutto teorica per ridurre moltissimo il rischio di mutazioni basta inibire queste sezioni dell'acido nucleico con delle sonde dna/rna o eliminarle del tutto in laboratorio. Probabilmente poi il dna/rna destinato alla realizzazione della tecnologia in questione sarebbe manipolato, "ripulito" dalle sequenze non utili allo scopo, estratto dalla cellula ed "inscatolato in contenitori" differenti rendendo superfluo inibire gli operoni e la sintesi degli enzimi dello stato di competenza.
a tal proposito il nostro biologo marino potrebbe illuminarci di più
Non so se ci sono riuscito. Sicuramente mi sono auto-annoiato rileggendo il mio post...  (z)
la microbiologia non è mai stata la mia materia preferita.

ciao e buona discussione
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da samburu »

Ma non è più il soggetto che era in partenza. Modificando e poi "ripulendo" non hai più il prodotto base, che sì era grezzo, ma sicuramente conteneva parti a lui necessarie, e non puoi ora saperlo. A mio parere penso sarebbe meglio prima di "modificare" capire lo scopo di quelle parti "inerti" che verrebbero levate, e solo poi levarle. Al contrario si darebbe atto ad un'altra cosa come detto sopra, praticamente un avera trasformazione radicale. Ma sarebbe in seguito in grado di supportarla in così breve tempo e per la totalità delle parti levate?
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da saxtro »

il discorso di digy79 sul funzionamento dei geni inducibili è corretto,
esistono però anche i geni attivi costitutivamente (i quali non necessitano di un induttore e/o operone e/o operatore per essere trascritti e tradotti a livello basale),
qualora la sequenza informazione non avesse le caratteristiche per essere superavvolta (quindi difficilmente raggiungibile dall' apparato di trascrizione) è sufficiente la sequenza ATG come segnale per il legame della rna polimerasi e l'inizio della trascrizione, la traduzione del trascritto potrebbe essere più o meno difficoltosa (sequenza simil shine-dalgarno post atg) ma non impossibile
la catena polipeptidica uscente potrebbe avere diversi destini
- inclusione nei corpi inclusi
- digestione post traduzione
- alterare alcune funzioni cellulari provocando la morte stessa della cellula
- addirittura migliorare alcune caratteristiche della cellula (realmente remota come possibilità)

per l' ipotesi di usare cellule competenti prive di alcuni apparati chiave come i ribosomi mi permetto di dissentire, non ha senso trasformare batteri che non siano in  grado di proliferare

cmq resta l' incognita della lettura dell' articolo nella sua integralità, è di pubblico dominio solo l' abstract, digy79 tu che sei biologo per caso non conosci ricercatori in grado di consultare i database di ACS ?
Ultima modifica di saxtro il domenica 11 marzo 2007, 15:53, modificato 1 volta in totale.
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da digy79 »

cmq resta l' incognita della lettura dell' articolo nella sua integralità, è di pubblico dominio solo l' abstract, digy79 tu che sei biologo per caso non conosci ricercatori in grado di consultare i database di ACS ?
sì, all'università di ancona (che ora si chiama politecnica delle marche...) ma da quando ne sono uscito, dopo averci lavorato un anno dopo la laurea -quindi tre anni fa- non sento più nessuno... pazienza, ci accontenteremo dell'abstract.
per l' ipotesi di usare cellule competenti prive di alcuni apparati chiave come i ribosomi mi permetto di dissentire, non ha senso trasformare batteri che non siano in  grado di proliferare
Per questo bisognerebbe capire se le sezioni di molecole di dna/rna per svolgere al meglio il compito di incamerare i dati digitali (ammesso che sia davvero possibile) debbano necessariamente mantenere la capacità di proliferare.
Ultima modifica di digy79 il domenica 11 marzo 2007, 16:15, modificato 1 volta in totale.
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da saxtro »

digy79 ha scritto: [...]Per questo bisogna capire se è utile che le sezioni di molecole di dna/rna per svolgere al meglio il compito di incamerare i dati digitali (ammesso che sia davvero possibile) debbano necessariamente mantenere la capacità di proliferare.
io credo che il concetto di storage al dna sia limitato e non utilizzabile nei computer,
progettazione della sequenza informazione ----> trasformazione di b. subtilis ---> amplificazione dell' informazione (necessaria se l' efficienza di trasformazione risultasse bassa) ----> induzione dello stato di spora ---> conservazione dell' informazione

per recuperare l' informazione, sempre secondo me, all' oscuro del contenuto dell' articolo, si dovrebbero "risvegliare" i batteri, lisarli e recuperarne il dna ---> digerire il dna secondo i criteri dell' inserimento dell' informazione (enzima di restrizione? ricombinasi? altro? ) ----> recuperare la sequenza informazione ----> sequenziare la sequenza informazione ----> "tradurre (non nel suo significato biologico)" la sequenza nell' informazione originale
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da digy79 »

Non è detto però che per contenere i dati si debba necessariamente indurre lo stato di quiescenza (rendendo necessario mantenere molto di più che il solo acido nucleico). Secondo me ci stiamo un po' confondendo a forza di paroloni... e rischiamo di andare alla deriva.
Qui si tratta, se ho capito bene, di incamerare informazioni digitali invece che genetiche in una molecola di dna o in parte di questa, e già di per sè la cosa mi sembra difficilotta...
::)

Ammettendo che per dei geni della bioingegneria sia fattibile, l'ipotesi più semplice credo che potrebbe essere quella di utilizzare solo il dna minimo indispensabile a svolgere quel compito senza conivolgere il resto della cellula (e del dna necessario per la sintesi della molecole utili a mantenere le funzioni fisiologiche) che comporterebbe varie coplicazioni.
Dopodichè, come tirare fuori le informazioni compattate nel dna sarebbe un passo successivo... ma se sono riuscito a ficcare in un gene le foto delle vacanze sarà una banalità tirarle fuori... probabilmente mi inventerò delle testine di lettura enzimatiche.... 
scusate, sono molto appesantito dal pranzo...

resto in attesa di poter digitare:

Codice: Seleziona tutto

tar -xvzf /media/streptococcus_disk/foto.tar.gz 
alla prossima
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Re: Hard Disk al DNA di batterio

Messaggio da samburu »

...informazioni digitali invece che genetiche..
Ti serve una misura di traduzione (una base possibile) e con quella comporre le info da digitali a genetiche per far sì che la detta molecola le assorba senza rigetto e senza accorgersi che sono manipolazioni... proprio come fai per il pc quando devi tradurre da wav ad mp3 o viceversa; anche in quelli c'è una misura base che permette agli algoritmi di essere aperti, tradotti e ricomposti a nuovo secondo altro ordine.
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