Biến ADN thành “ổ cứng sống”

Thoạt nghe, ý tưởng biến ADN thành một “ổ cứng sống” có vẻ thuộc về phim khoa học viễn tưởng, nhưng các nhà khoa học Mỹ đã chứng minh hướng nghiên cứu này hoàn toàn có thật. Đội ngũ nghiên cứu thuộc Đại học Stanford, Mỹ, tuyên bố tìm được phương pháp biến tế bào sống thành thiết bị có khả năng lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số. Thành tựu này mở ra cách tiếp cận đặc biệt, trong đó một hệ thống sinh học đảm nhiệm những chức năng vốn thường gắn với thiết bị điện tử và máy tính. Sau nhiều lần thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã xây dựng được phương pháp cho phép mã hóa, lưu trữ rồi xóa thông tin kỹ thuật số bên trong phạm vi ADN. Khả năng lặp lại đầy đủ ba bước này giúp hệ thống không chỉ giữ dữ liệu một lần, mà còn có thể được sử dụng linh hoạt trong những nghiên cứu tiếp theo. Nói cách khác, tế bào sống có thể ghi nhận thông tin, bảo quản thông tin trong ADN, sau đó loại bỏ thông tin khi nhà nghiên cứu không còn cần đến. Giá trị lớn nhất của công nghệ không nằm ở việc thay thế ngay những ổ cứng quen thuộc, mà nằm ở khả năng lưu lại lịch sử hoạt động của tế bào. Lưu trữ dữ liệu bên trong tế bào có thể hỗ trợ nhiều hướng nghiên cứu tương lai, đặc biệt khi các nhà khoa học cần theo dõi những thay đổi diễn ra theo thời gian. Dữ liệu được ghi trong ADN vì thế có thể trở thành dấu vết giúp người nghiên cứu lần tìm quá trình một tế bào đã trải qua. Jerome Bonnet, trưởng nhóm nghiên cứu, được The Stanford Daily dẫn lời rằng hệ thống này là công cụ phục vụ việc nghiên cứu những tiến trình cần truy lại lịch sử của tế bào. Phát biểu ấy nhấn mạnh điểm khác biệt quan trọng, bởi phương pháp không chỉ cung cấp một nơi lưu trữ, mà còn gắn thông tin với chính tế bào đang được quan sát. Khi lịch sử tế bào được ghi lại, nhà nghiên cứu có thêm cơ sở để xem xét những biến đổi dẫn đến trạng thái sinh học hiện tại. Ton Subsoontorn, chuyên gia thuộc cùng nhóm nghiên cứu, cho biết phần lớn câu hỏi trong sinh học hiện nay liên quan đến lịch sử hình thành và biến đổi của tế bào. Một câu hỏi tiêu biểu là vì sao một tế bào nhất định lại trở thành tế bào ung thư, trong khi những tế bào khác không đi theo hướng đó. Nếu có thể lưu dấu các giai đoạn trước đó, hệ thống ADN này sẽ hỗ trợ cách tiếp cận tập trung vào quá trình thay vì chỉ quan sát kết quả cuối cùng. Cơ chế lưu trữ được mô tả tương tự nguyên tắc hoạt động của chip máy tính, nơi dữ liệu được biểu diễn bằng trạng thái tắt hoặc mở. Trong hệ thống ADN, các nhà nghiên cứu lật chiều của một đoạn ADN để biểu thị một bit, tức đơn vị thông tin cơ bản có hai trạng thái. Sự thay đổi hướng của đoạn ADN tạo ra cách ghi nhận trạng thái kỹ thuật số ngay bên trong vật chất di truyền của tế bào sống. Cách làm này cho thấy ADN không chỉ được xem như nơi chứa thông tin di truyền, mà còn có thể đảm nhiệm vai trò lưu trữ thông tin kỹ thuật số theo một phương thức đặc biệt. Dữ liệu không nằm tách rời khỏi tế bào, mà được đặt trong một cấu trúc sinh học có thể tiếp tục tồn tại cùng hoạt động của tế bào. Chính sự kết hợp giữa thông tin kỹ thuật số và hệ thống sống tạo nên hình ảnh “ổ cứng sống” gây chú ý. Theo các chuyên gia, lưu trữ dữ liệu trên ADN có thể hỗ trợ những kỹ sư sinh học trong quá trình nghiên cứu hành vi của tế bào trong một hệ thống. Công cụ này giúp họ có thêm cách ghi lại những gì xảy ra, đồng thời mở rộng khả năng tìm hiểu nguyên nhân đứng sau các biến đổi sinh học. Dù còn gắn với nghiên cứu tương lai, phương pháp của Đại học Stanford đã đặt nền móng cho việc biến tế bào sống thành nơi mã hóa, lưu trữ và xóa dữ liệu kỹ thuật số.