La quantité d’information que l’humanité produit ne cesse de grandir et sa préservation pour les générations futures devient problématique. Une possible solution explorée depuis quelque temps fait intervenir son stockage avec de l’ADN. Un groupe de chercheurs américains vient d’illustrer tout le potentiel de la méthode en enregistrant un livre entier dans seulement 1 picogramme d’ADN.
Notre monde devient de plus en plus une société de l’information via les données transitant par les ordinateurs et Internet, conséquences des travaux d’Alan Turing. Photos, vidéos, textes, données numériques de toutes sortes voient leur quantité doubler chaque année du fait de l’activité d’Homo sapiens. Mais quelle part de cette information sera disponible pour la prochaine génération et comment la stocker sous une forme durable et peu encombrante ? Car l’humanité a produit en 2011 environ 1021 octetsd’information et ce chiffre aura été multiplié par 50 en 2020. Comment transmettre des dossiers médicaux, des musiques ou d’autres œuvres d’art à l’aide de supports pouvant durer un siècle au moins par exemple ?
Le travail sur ce problème de stockage des archives de l’humanité se fait depuis quelques années comme en témoigne, par exemple, le M-Disc. Mais l’une des techniques les plus prometteuses semble celle basée sur de l’ADN. Cette idée est explorée depuis un certain temps et un article récemment publié dans Science vient d’illustrer toute la puissance du stockage de l’information digitale à l’aide de la mythique molécule de la vie, dont la structure a été élucidée par Watson et Crick il y a de cela presque 60 ans.
Une image illustrant la structure de L'acide désoxyribonucléique (ADN). Sa structure est celle d'une double hélice composée de deux brins complémentaires. Chaque brin est constitué d'un enchaînement de quatrenucléotides A, G, C et T. L'information génétique est codée par l'ordre dans lequel s'enchaînent ces quatre nucléotides. © Site de Biologie du réseau Collégial du Québec
L’un des auteurs de l’article de Science n’est autre que George Church, bien connu pour ses travaux sur la biologie synthétique. C’est son livre,Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves, qui a été enregistré puis lu à l’aide d’une nouvelle technique, sur un support constitué de brins d’ADN. Le livre lui-même contient 53.426 mots, 11 images et un programme en JavaScript constituant une quantité d’information de 5,37 mégabits. Un millionième de millionième de gramme d’ADN a suffi pour assurer son stockage. Le précédent record avec de l’ADN était de 7,920 bits. On a donc presque multiplié par 1.000 la quantité d’information stockée.
Un million de gigabits par centimètre cube d'ADN
Ce volume d’information n’a rien d’extraordinaire en lui-même. Mais la densité de stockage est spectaculaire puisqu’elle est équivalente à 5,5 pétabits ou 1 million de gigabits par centimètre cube. C'est très largement supérieur à celle des disques durs et plus de 10 milliards de fois la densité de stockage d’un CD. Toutefois, le stockage avec de l’ADN obtenu par les chercheurs ne peut pas concurrencer les disques durs car on ne peut écrire, lire ou effacer à volonté l’information sur le support.
Pour stocker l’information, il est nécessaire de synthétiser des brins d’ADN dans lesquels les données en binaire sont enregistrées sous forme de séquences de nucléotides adénine (A), thymine (T), cytosine (C) et guanine(G). Chaque brin d’ADN est un fragment de l’information totale entreposée sur un support en verre. Un code, lui aussi contenu dans la séquence de nucléotides, indique à quelle partie du fichier, par exemple celui contenant le livre de George Churh, correspond le brin d’ADN. Il faut enfin utiliser la technique de séquençage de l’ADN et traiter l’information obtenue à l’ordinateur pour retrouver l’information initiale. Un processus guère pratique et bien évidemment coûteux. C’est pourquoi le stockage avec de l’ADN est plutôt destiné à faire de l’archivage de données. Il ne semble pas voué à remplacer les mémoires de nos ordinateurs dans la vie quotidienne.
La technique des chercheurs américains ne faisant pas intervenir de l’ADN présent dans des cellules vivantes (il y aurait des risques de mutation altérant l’information enregistrée), et comme l’ADN hors de ces dernières peut se conserver intact des milliers d’années à température normale, il semble probable que les archives du futur de l’humanité seront bel et bien constituées d’ADN. Cela laisse songeur lorsque l’on sait qu’il en est de même pour l’information génétique des espèces vivantes.
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