DNA nedir? DNA’ya bilgi aktarmak mümkün mü? DNA veri paylaşımı nasıl gerçekleşiyor? Ülkemizde bu konuda hangi çalışmalar yapılıyor? DNA veri aktarımının, insanlığa ne katkısı olacak?
Açılımı Deoksiribo Nükleik Asit olan DNA; canlının hayatta kalma işlevlerini yerine getirmesini sağlayan, büyüme ve çoğalma gibi biyolojik gelişmeler için gerekli olan genetik kodları taşıyan bir kimyasal yapıdır.
İnsanın tüm genetik bilgisini taşıyan DNA, İsviçreli doktor Friedrich Miescher'ın araştırmaları neticesinde 1860’lı yılların sonlarında keşfedildi. 1990 yılına gelindiğinde, DNA haritasının çıkarıldığı İnsan Genom Projesi (HGP) hayata geçirildi ve insan genomuna ait tüm DNA dizilimine dair çalışmalar başlatıldı. 2003 yılında tamamlanan araştırma projesi sayesinde Alzheimer, verem, kalp hastalıkları, genetik hastalıklar, kanser ve depresyona kadar birçok hastalığın erken teşhis ve tedavisinde genetik faktörlere dair önemli bilgiler edinildi. Teknolojinin gelişmesiyle bugüne baktığımızda, insanlık olarak DNA hakkında sadece bilgi sahibi değiliz, aynı zamanda âdeta DNA’ya hükmederek veri de aktarabiliyoruz. Bugün biyolojik verinin dijital veriye çevrilerek değerlendirilebilmesi birçok yeniliğin hayatımıza girmesini sağladı.
Bilim ve İnsan Arasındaki Bağ: DNA Veri Paylaşımı
Dijital bilgi çağı olan günümüzde, insanlığa dair verilerin büyük bölümü elektronik ortamlarda saklanıyor. Fakat bu cihazlar, hem verilerin sığması hem de uzun yıllar korunması için yeterli değil. 2020 yılına gelindiğinde, dijital evrende yaklaşık 44 trilyon gigabyte (zettabyte) veri üretilecek. Her yıl katlanarak artan bu veri miktarını, bilgisayar teknolojisi ile depolamak imkânsız fakat DNA ile mümkün. Yani artık dijital verinin biyolojik veriye dönüştürülmesi sürecine girildi.
Kökenleri 1965’li yıllara uzanan DNA veri depolama teknolojisi sayesinde, dünyadaki verilerin tamamını depolamak için sadece 57 kilobaz DNA yeterli. Bugüne kadar DNA üzerine işletim sistemi, film, kitap, alışveriş hediye kartı, resim, hastalıklı virüsler ve çok daha fazlası kaydedildi. DNA’nın her bir santimetre küplük alanında, 5.5 petabit bilgi saklanabiliyor. Peki bu nasıl mümkün oluyor?
DNA, aynı bir CD gibi okunabilir, yazılabilir ve kopyalanabilir. Üstelik genetik kodlarımızın yüz binlerce yıl bozulmadan saklandığı DNA ile veriler, 1 milyon yıldan fazla bir süre hatasız şekilde saklanabilir. DNA veri depolama, laboratuvar ortamında özel olarak sentezlenmiş DNA iplikçilerine, 1 ve 0’lardan oluşan ikili sistemdeki (binary kod) verilerin kodlanması ve bu kodların çözülmesi ile gerçekleşiyor.
Bir fotoğraftaki her bir piksel aslında 0 ve 1’lerden oluşan kodlara sahiptir. DNA’ya kopyalanmak istenen veri, öncelikle bit ve binary rakamlara çevriliyor. Ardından bu rakamlaştırılmış veriler, DNA molekülünün yapısında bulunan adenine (A), cytosine (C), guanine (G) ve thymine (T) adlı nükleotitlere dönüştürülerek sentezlenir (kaydetme işlemi). Bunu yazdırma ve kopyalama işlemi gibi düşünebiliriz. Verilerin okunması aşamasında ise, kaydedilen verilerin DNA üzerinden dizilmesi ile anlamlı hâle getirilir. Verilerin kurtarılması sürecinde, DNA’nın hatalı yapısından dolayı veri kaybı olmaması için DNA kopyalanarak tüm veriler hatasız bir şekilde yeniden elde edilir. Bu sayede 1 gram DNA’ya 215 bin terabyte veri kaydedilebilir. (Bkz: DNA Çeşmesi Yöntemi)
DNA veri depolama alanında ülkemizde de girişimler başlatıldı. Türkiye’nin ilk ve tek DNA veri işleme projesi Hidna.co, kişiye özel DNA veri depolama yöntemleri üzerine çalışmalar yapıyor. “Bilgilerinizi, kişiselleştirilmiş DNA şifrenizde saklayın!” sloganıyla yola çıkan girişim, 2008 yılında hayata geçirildi.
Gelecekte tam otomatik sistemlerle DNA üzerinde kopyalama, okuma ve yazdırma işlemleri hem çok daha hızlı hem de çok daha uygun maliyetlerle gerçekleştirilecek. Bu sayede trilyonlarca veri, tek bir DNA’da milyonlarca yıl bozulmadan saklanabilecek. Aynı zamanda verinin saklanması için kaynakların tüketilmesi engellenerek ekolojik katkı da sağlanacak.
