KABARIKA.ID, SHENZHEN — Para peneliti di Shenzhen, Tiongkok, telah sukses meciptakan pita kaset secara revolusioner. Pita kaset ciptaan mereka menyimpan data digital sebagai untaian DNA pada pita plastik tipis.
ADVERTISEMENT
SCROLL TO RESUME CONTENT
Satu prototipe menampung 36 petabita (satu juta gigabita) informasi, cukup untuk menyimpan lebih dari tiga miliar lagu.
Berkas digital dalam sistem ini diubah menjadi urutan A, T, C, dan G, empat huruf DNA yang menyimpan informasi genetik.
Urutan tersebut kemudian mewakili angka nol dan satu yang digunakan dalam komputer.
Tim ini mencetak untaian DNA sintetis pendek sebagai bintik-bintik kecil pada film plastik fleksibel.
Mereka kemudian memotong dan menggulung film tersebut menjadi pita tipis yang dapat bergerak mulus di antara gulungan.
Penelitian ini dipimpin oleh Xingyu Jiang, seorang insinyur biomedis di Universitas Sains dan Teknologi Selatan (SUST) di Shenzhen.
Penelitiannya berfokus pada pembuatan perangkat berbasis DNA yang dapat menyimpan informasi dan menjalankan tugas-tugas molekuler yang bermanfaat.
Kelompok ilmuwan ini menginginkan kaset tersebut sesuai dengan mesin DNA yang sudah digunakan di laboratorium.
Artinya, mereka merancang pita tersebut agar instrumen penulisan DNA standar dan alat pengurutan dapat berinteraksi dengan setiap bagian secara bergantian.
Menyimpan Data DNA
Di sepanjang pita, blok-blok ruang putih menyerap larutan DNA. Garis-garis hitam yang dilapisi tinta anti-air mencegah cairan menyebar ke samping.
Setiap blok putih menampung potongan DNA yang terpisah, menciptakan partisi kecil, bagian penyimpanan kecil yang terpisah pada pita.
Di permukaan pita sepanjang lebih dari setengah mil itu, para peneliti membuat sekitar 550.000 slot berkas.
Pemindai optik kecil memantau kode batang saat motor memutar pita berjalan, memilih partisi yang tepat segera setelah polanya muncul.
Dalam pengujian, sistem ini dapat menemukan sekitar 1.570 posisi berkas berbeda setiap detik di sepanjang pita yang bergerak.
Manfaat Menyimpan Data dalam DNA
Data digital global berkembang pesat seiring makin banyaknya orang yang melakukan streaming media, berbelanja daring, dan menghubungkan perangkat ke internet.
Sebuah analisis industri memprediksi bahwa total volume data yang tersimpan dapat mencapai sekitar 175 triliun gigabita pada pertengahan 2020-an.
Menyimpan semua bit tersebut secara daring akan menguras listrik di pusat data berukuran gudang yang sangat besar, gedung-gedung yang dipenuhi server yang beroperasi siang dan malam.
Laporan Departemen Energi Amerika Serikat baru-baru ini menemukan bahwa pusat data sudah menggunakan sekitar 4,4 persen listrik di negara itu.
DNA sebagai material pada prinsipnya dapat mengemas sejumlah besar data ke dalam massa yang sangat kecil.
Tim peneliti mencatat bahwa satu gram DNA dapat menyimpan sekitar 455 eksabita, kira-kira satu miliar gigabita per gram.
Studi pada tulang-tulang purba menunjukkan bahwa untaian DNA perlahan-lahan terurai selama berabad-abad.
Dari pengukuran tersebut, para peneliti memperkirakan waktu paruh DNA, waktu bagi separuh molekul untuk terurai, sekitar 521 tahun dalam sampel yang terkubur.
Membaca dan Menulis Ulang Kaset
Di dalam drive, gulungan dan motor menggerakkan pita, sementara pengontrol kecil memantau setiap lokasi berkas.
Ketika berkas dipilih, mesin memasukkan partisi yang tepat ke dalam ruang reaksi kecil berisi cairan.
Basa kimia ringan menarik satu untai DNA untai ganda dari pita dan masuk ke dalam larutan.
Untai bebas tersebut kemudian dibaca melalui pengurutan DNA, sebuah proses yang menentukan urutan huruf DNA satu per satu.
Karena satu untai tetap berada di pita, sistem dapat menggunakannya sebagai cetakan untuk membangun kembali DNA untai ganda setelah setiap pembacaan.
Dalam percobaan, tim berulang kali memulihkan berkas yang sama sepuluh kali dari satu bagian kecil tanpa kehilangan kemampuan untuk mendekodenya.
Untuk menghapus data, enzim memotong DNA yang menempel di lokasi yang dipilih sehingga untai tersebut terlepas dan tercuci.
Pegangan yang kosong kemudian dapat menangkap urutan DNA baru, dan pengujian menunjukkan bahwa sekitar 99,9 persen informasi asli telah tergantikan.
Melindungi DNA Selama Berabad-abad
Untuk menjaga keamanan DNA, para peneliti melapisi partisi dengan cangkang kristal yang terbuat dari kerangka organik logam yang menghalangi air dan enzim.
Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa DNA yang disegel di dalam material berbasis silika dapat menyimpan informasi digital selama berabad-abad bahkan pada suhu tinggi.
Dengan memanaskan pita berlapis selama berminggu-minggu dan melacak kerusakannya, tim memperkirakan bahwa DNA dapat bertahan lebih dari tiga abad pada suhu ruangan.
Mereka juga menghitung bahwa di lingkungan yang lebih dingin, seperti pegunungan tinggi, DNA mungkin tetap dapat dibaca selama puluhan ribu tahun.
Meskipun kapasitasnya sangat besar, kaset sangat lambat dibandingkan dengan perangkat penyimpanan yang umum.
Dalam demonstrasi tersebut, menyalin data ke dan dari kaset membutuhkan waktu puluhan menit untuk berkas berukuran hanya beberapa ratus kilobyte.
Mensintesis kumpulan untai DNA yang besar masih mahal, dan banyak mesin pengurutan merupakan instrumen besar yang berada di laboratorium khusus.
Para peneliti berharap bahwa seiring dengan penurunan biaya bioteknologi dan munculnya proses kimia yang lebih cepat, penyimpanan DNA bergaya kaset akan menjadi cara praktis untuk mengarsipkan data.
Untuk saat ini, kaset DNA merupakan prototipe laboratorium yang cermat yang menunjukkan bagaimana penyimpanan molekuler pada akhirnya dapat menangani banjir berkas digital.
Jika proses kimia dan perangkat kerasnya dapat mengimbangi, versi-versi mendatang dapat mengubah kartrid DNA bergaya kaset menjadi tempat penyimpanan yang tahan lama untuk musik, film, dan arsip.
Hasil temuan pita kaset revolusioner ini telah dipublikaikan di jurnal Science Advances, baru-baru ini. (rus)
