Twardy dysk proszę. DNA czy zwykły?

English version at the bottom of the page

To pytanie w sklepach możemy usłyszeć już za kilka lat. A przynajmniej znajdziemy tam czipy do zapisywania danych na DNA. I to w przystępnej cenie, jak zapowiada szefowa firmy Twist Bioscience. 

Dlaczego mielibyśmy jej wierzyć? Choćby dlatego, że organizacja zrzeszająca firmy zainteresowane takimi technologiami - DNA Data Storage Alliance, gdzie członkami są między innymi Microsoft, Dell Technologies czy Illumina, dołączyła do organizacji wypracowującej światowe standardy przechowywania danych – SNIA.

Zapisywanie danych w DNA ma tą przewagę że, wkrótce będzie tańsze od metod dotychczas stosowanych. Co przy powiększającej się ilości informacji, które trzeba magazynować, przyniesie użytkownikom wymierne oszczędności. Jeszcze przez długi czas będziemy mieli problem z szybkością zapisu/odczytu z DNA, więc ta technologia nie pomoże nam w zastosowaniach gdzie informacji potrzebujemy szybko, ale do tworzenia archiwów to doskonały wybór. A z większości danych, które istnieją, korzystamy bardzo rzadko. Co ciekawe, wszystkie dane, które wytworzyliśmy dotąd na świecie, zapisane na DNA, zmieszczą się w większym słoiku. Odpowiednio zabezpieczone, mogą tam leżeć 10000 lat, bez uszczerbku.

Kodowanie w DNA

Co potrzebujemy do tego aby zapisać dane w kodzie genetycznym? Po pierwsze zamieniamy kod składający się z zer i jedynek na literki zasad które występują w DNA – ACGT. Więc np. 00 może stać się A, a 01 - C.  Nic prostszego. Następnie, chemicznie, tworzymy krótkie łańcuchy tych zasad, łączymy je w dłuższe, i osadzamy np. na silikonowym czipie. Do odczytywania używamy sekwentatorów jakimi odczytuje się kod zwierząt czy roślin. Są one coraz tańsze. Niedługo odczytanie całego kodu człowieka, zejdzie do ceny 100 stu dolarów  ( za 3 mld. literek kodu).

Trochę więcej  na temat tej technologii można poczytać na stronie dnastoragealliance.org, z której pochodzi poniższa grafika.

Do DNA przez kwantowy internet

Równie szybko nadchodzącą technologią jest komunikacja kwantowa. Będzie to warstwa internetu służąca do najbezpieczniejszej komunikacji. Na razie problemem jest to, że ciężko taką informację przesyłać przez węzły, ale naukowcy pracują nad jego rozwiązaniem. Dostępne są już komercyjno-badawcze urządzenia do kwantowego transferu informacji, a elementy do nich dostarcza polska firma – Creotech. Gdy już będziemy mieć kwantowy internet, informacja przez niego przechodząca będzie nie do przejęcia. Z uwagi na to że bliską technologią są komputery kwantowe, które łatwo złamią standardowe szyfrowanie, przez warstwę tego nowego internetu przechodzić będzie sporo informacji. I część z nich trafi do archiwów DNA.

Nie uciekaj nośniku

Nie jest nowością to, że możemy zapisywać informacje do DNA istot żywych. Na podobnych zasadach jak działają terapie genowe. Potrafimy zmieniać kod bakterii, roślin.  Naukowcy zapisywali w kodzie organizmów obrazki czy nawet filmiki. Większość technik, wykorzystanych w zapisywaniu zapożyczona jest z mechanizmów działania układu odpornościowego. Poczynając od słynnego CRISPR/Cas9, do wykorzystania transferazy TdT, która jest częścią mechanizmu rekombinacji VDJ, który to właśnie chroni nas przed rzeszą nieznanych nam patogenów.  Te technologie są jeszcze dość wolne, więc nagrywarki do „żywego” DNA są w fazie eksperymentalnej ale tu też nie potrzeba wielu lat by sprawić żeby nie tylko rośliny na parapecie ale i pająk w rogu strychu czy motylek mógł być bardzo bezpiecznym sejfem na nasze najcenniejsze informacje. Tyle że może nam uciec. 

AAA, Mechanika DNA na wyprawy kosmiczne szukam

Więc może bezpieczniej będzie umieścić nasze poufne informacje, zapisane w DNA, na jakiejś asteroidzie? W nadchodzącej epoce górnictwa kosmicznego, nie będzie to żadnym problemem. Już teraz możemy je umieścić na którymś, z komercyjnych satelitów.

A dla rozbudzenia apetytów przyszłością dodam, że ostatnio naukowcy odkryli wpływ efektów kwantowych na mutacje DNA. Tak więc, przyszły zawód mechanika DNA, konstruującego kod, symulującego zachowania maszynerii białkowych w skomplikowanym środowisku komórkowym i międzykomórkowym, to będzie bardzo ciekawa fucha.

Projekt Dnata

PS: Szukamy wsparcia dla rozwoju edukacji w zakresie biologii syntetycznej w Polsce. Dzięki temu, szybko możemy przejść na początek stawki naukowo-technologicznej w rozwijającym się świecie. Nasz projekt zakłada stworzenie testowego – edukacyjnego laboratorium biologii syntetycznej i przeskalowanie tego na całą Polskę. Dzięki pozwoleniu młodym ludziom na naukę, za pomocą prawdziwych narzędzi, i uczeniu się ze wszystkich dostępnych źródeł, pomożemy w szybszym nabywaniu nowych umiejętności. Zamiast zapamiętywania maksymalnej ilości informacji, proponujemy kształcenie w kierunku zrozumienia algorytmów, wyszukiwania informacji i kreatywnego podejścia do używania narzędzi i zasobów. Zainteresowanych projektem zapraszam na stronę Iławskiego Instytutu Idei: https://www.instytut.ilawa.pl/synbio_lab

-------------------------------ENG------------------------------

- I would like to buy hard disc, please.

- DNA or ordinary one?

We can hear this question in stores in a few years. Or at least we'll find there DNA chips on which we can store our data. And at an affordable price, as announced by the CEO of Twist Bioscience.

Why should we believe her? For the very fact because the organization associating companies interested in such technologies - DNA Data Storage Alliance, whose members include Microsoft, Dell Technologies or Illumina, has joined the organization developing world standards for data storage - SNIA.

Storing data in DNA has the advantage that it will soon be cheaper than the methods used so far. Which, with the increasing amount of information that needs to be stored, will bring tangible savings to users. We will have problems with the speed of writing / reading from DNA for a long time, so this technology will not help us in applications where we need information quickly, but for creating archives it is an excellent choice. And most of the data that exists is very rarely used. Interestingly, all the data we have produced so far in the world, written on DNA, will fit into a larger jar. And, properly secured, can stay there for 10,000 years without any damage.

Coding in DNA

What do we need to save data in the genetic code? First, we replace the code consisting of ones and zeros into the letters of the bases that appear in DNA - ACGT. So, for example, 00 can become A, and 01 - C. Nothing easier. Then, chemically, we create short chains of these bases, join them into longer ones and embed them, for example, on a silicone chip. For reading, we use sequencers with which the code of animals or plants is read. They are getting cheaper. Soon reading the entire human code will go down to the price of 100 hundred dollars (for 3 billion letters of code). You can read a little more about this technology on the dnastoragealliance.org website  

Into DNA via the quantum internet

Quantum communication is also rapidly coming technology. It will be the layer of the internet for the most secure communication. The problem for now is that it is difficult to transmit this information through the nodes, but scientists are working on a solution. Commercial and research devices for quantum information transfer are already available, and the elements for them are provided by a Polish company - Creotech. Once we have quantum internet, the information passing through it will be unbreakable. Due to the developement of quantum computers, which are a related technology, which can easily break standard encryption, a lot of information will pass through the layer of this new internet. And some of this data will go to the archives stored in DNA.

Don't run away, my data carrier

It is not new that we can write information to the DNA of living beings. Gene therapies work, substantially, in a similar way. We can change the code of bacteria and plants. Scientists saved pictures or even videos in the code of organisms. Most of the techniques used in writing are borrowed from the mechanisms of the immune system. Starting from the famous CRISPR / Cas9, to the use of TdT transferase, which is part of the VDJ recombination mechanism, which protects us from a multitude of different pathogens. These technologies are still quite slow, so recorders for "live" DNA are in the experimental phase, but it will not take many years to use not only plants on the windowsill, but also a spider in the corner of the attic or a butterfly, as very safe vault for our most valuable information . Only it can run away from us.

AAA. Wanted. DNA Mechanic for Space Expeditions  

So maybe it would be safer to put our confidential information, stored in DNA, on some asteroid? In the coming age of space mining, that won't be a problem at all. We can already place DNA data on any of the commercial satellites. And to whet your appetite for the future, I could mention that recently scientists have discovered the influence of quantum effects on DNA mutations. So, the future profession of a DNA mechanic, which will be constructing code, and modeling the behavior of protein machinery in a complex cellular and intercellular environment, will be a very interesting job.

PS: We are looking for support for the development of education in the field of synthetic biology in Poland. Our project involves the creation of a test - educational laboratory of synthetic biology and scaling it to the entire territory of Poland. By allowing young people to learn with real tools and learning from all available sources, we will help them acquire new skills faster. Instead of remembering as much information as possible, we will help you understand algorithms, find information, and be creative in using tools and resources. If you are interested in the project, please visit the website of the Ilavian Institute of Ideas: https://www.instytut.ilawa.pl/synbio_lab

Świetliki, masoni i terapie genowe.

Wczorajszy spacer po iławskim lesie był wyjątkowo magiczny. Latały setki świetlików – iskrzyków. Trochę o świetlikach i bioluminescencji mówię na wideo poniżej. Wiedzieliście że początek terapii mRNA jest związane z odkryciem w którym pomogły substancje powodujące że świetliki świecą – lucyferyna i lucyferaza? Skąd wzięły się te nazwy? Nie do końca to wiemy, ale próbujemy się domyślać. I może to być bardzo ciekawa historia.

Samica świetlika świętojańskiego

Samce iskrzyka w pajęczynie

Link do artykułu o którym mówiłem w materiale: https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C92612%2Cprof-wojdacz-spowolnienie-starzenia-dzieki-epigenetyce-przyszlosc-medycyny 

Edukacyjne laboratorium biologii syntetycznej w Iławie: https://www.instytut.ilawa.pl/synbio_lab 

Chronologia wspomnianych wydarzeń: 

1877 - Bronisław Radziszewski – chemiluminescencja, synteza lofiny 

1882 – Leo Taxil zostaje wykluczony z masonerii 

1884 - Leon XIII ogłasza encyklikę Humanum Genus 

1885 - Leo Taxil nawraca się i pisze „Wyznania wolnomyśliciela” 

1887 - Raphaël Dubois odkrywa i nazywa lucyferynę i lucyferazę 

1892 – Leo Taxil wydaje książkę „ Diabeł w XIX wieku”, o rytuałach satanistycznych i Lucyferze wśród masonów 

1897 – Konferencja na której Leo Taxil przyznaje się do fabrykacji swoich historii o masonach 

A dla ciekawych link do artykułu w którym opisane jest jak lucyferaza pomogła w opracowaniu szczepionek i innych terapii syntetycznym mRNA. Co prawda nie ma tu mowy o covid, bo artykuł jest z 2018, ale za to jest o Modernie, BioNTechu i o pieniądzach w naukowych startupach. No i o tym co zrobić żeby układ odpornościowy nie niszczył zbyt szybko mRNA (modyfikacja nukleozydu - urydyny): https://go.gale.com/ps/i.do?p=AONE&u=googlescholar&id=GALE|A572904656&v=2.1&it=r&sid=googleScholar&asid=1caaa182 Amanda B Keener (1 September 2018). "Just the messenger". Nature Medicine. 24 (9): 1297–1300. doi:10.1038/S41591-018-0183-7. ISSN 1078-8956. PMID 30139958. S2CID 52074565. Wikidata Q91114205. 

Zachęcam też do samodzielnego podglądania świetlików na ścieżce dydaktycznej na Kamionce (Iława). Najlepiej po 22.00 (pod koniec czerwca, na początku lipca), wtedy w lesie jest już ciemnawo. Żeby zobaczyć świetliki nie trzeba wchodzić głęboko w las. Zwykle najwięcej, na metr kwadratowy, jest ich przy wejściu do lasu. Można wejść do 50 m w głąb i to wystarczy. Latają świecące samce iskrzyków, przy ziemi siedzą ich samice i samice świetlików świętojańskich. 

Pod wieczór, głębiej mogą być dziki i koziołki. Najpewniej uciekną słysząc ludzi. Wycie i potępieńcze odgłosy po lewej to dźwięki odstraszające zwierzęta od torów. Proszę uważać na drogę, jest dziurawa. Na roślinach mogą być kleszcze więc każdy kto schodził z drogi powinien obejrzeć się po powrocie. Jeśli chcecie zbliżać się do świetlików, starajcie się przedtem nie używać środków odstraszających komary. Zwłaszcza tych z DEET. To środki owadobójcze i też będą stresować świetliki.

Czasami organizujemy spacery po nocnym lesie. W ramach projektu Leśny Przewodnik Iława i okolice Jezioraka https://www.facebook.com/Ilawski

A przy okazji. Są już komercyjnie dostępne awatary sztucznej inteligencji, którym można kazać mówić co się chce. Dostarcza je firma Synthesia. Widziałem że ostatnio NCBiR kupił od nich trochę tego. Synthesia oferuje darmowe dema, z dowolnym tekstem, jak poniżej. 

A poniżej jeszcze dla tych, którzy wolą czytać. Skrócone podsumowanie treści z filmiku: 

W lesie w Iława latają setki świetlików. Dlatego spacer po nim nocą jest magiczny. Te spektakle odbywają się tylko kilka tygodni w roku, więc serdecznie zapraszam do Iławy. Ale tu chciałem wspomnieć co świetliki mają wspólnego z masonami, szczepionką na covid i terapiami genowymi. 

Świetliki świecą dzięki lucyferynie i lucyferazie, które są utleniane. Dzięki temu elektron w atomie wzbudza się i potem spada na niższy poziom w powłoce, emitując foton. Tak, świetliki świecą dzięki efektom kwantowym. Te zresztą mają też wpływ na mutacje w DNA. 

To że lucyferyna z lucyferazą zaświeciły się w myszy, było początkiem terapii genowych i rozwoju Moderny. O czym możecie przeczytać w artykule z roku 2018 „Just the messenger" https://go.gale.com/ps/i.do?p=AONE&u=googlescholar&id=GALE|A572904656&v=2.1&it=r&sid=googleScholar&asid=1caaa18 

Lucyferazę stosowano przy odkryciu możliwości przedłużenia życia o 40% , o czym traktuje praca sprzed dwóch miesięcy https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2121499119

Te substancje, a także bardzo popularne białko GFP ( Green fluorescent protein ) stosuje się w wielu badaniach biologicznych  

Ale to są fakty znane. A mnie zainteresowało pochodzenie nazw – lucyferyna i lucyferaza. W źródłach, mówi się że to po prostu „niosący światło” po łacinie. Autor nazw, Raphaël Dubois , w swoich pracach nie wyjaśnia źródła inspiracji. Problem jest taki, że w naszej kulturze, czy to w Polsce czy we Francji Lucyfer kojarzy się z diabłem, szatanem, przeciwnikiem Boga. Nawet jeśli ktoś nie studiował Biblii to ta postać pojawia się i w legendach i w kulturze masowej Czy jest możliwe aby nazwę nadać czemuś w neutralnym kontekście?

Zastanawiając się nad tym i szukając, okazało się że te nazwy były nadane w czasie najbardziej natężonych sporów między kościołem katolickim a masonami we Francji.

W roku 1877 polski chemik Bronisław Radziszewski odkrywa luminescencję i syntetyzuje lofinę. Dziesięć lat później, inspirowany tymi pracami,  Raphaël Dubois odkrywa i nazywa lucyferynę i lucyferazę. I w tych właśnie czasach dzieją się ciekawe rzeczy. W roku 1884 – papież Leon XIII ogłasza encyklikę Humanum Genus, która jest nawoływaniem do intelektualnej walki z ruchami masońskimi. I tutaj wkracza na scenę ciekawa postać -  Leo Taxil. Dwa lata wcześniej został wyrzucony z masonerii gdzie dziesiątkami artykułów walczył z kościołem katolickim. Rok po wydaniu wspomnianej encykliki Leo Taxil nawraca się na wiarę chrześcijańską i wydaje „Wyznania wolnomyśliciela”.  A zaraz potem„ Diabeł w XIX wieku”, o rytuałach satanistycznych i Lucyferze wśród masonów. Pisze tu o kulcie Palladynów, przybyłym do Francji z Bostonu (USA) i szerzącym się po Francji niczym pożar w suchym lesie. Tu właśnie wspomina o Lucyferze w kontekście mitu prometejskiego. Jako o postaci która niesie ludowi oświecenie i wolność.

A w 1897  Leo Taxil przyznaje się na konferencji że wszystkie te opowieści o masonach sfabrykował.

Czy tym razem mówił prawdę, czy może znów połasił się na pieniądze za propagandę? Za poprzednie dzieła kupił sobie zamek. Więc może w tym kulcie Lucyfera kryło się ziarenko prawdy? 

Zbieżność dat wskazuję że nazwy nadane przez  Raphaël Dubois mogły być głosem w dyskusji. Może był masonem, może miał przyjaciół masonów. A może po prostu był człowiekiem z poczuciem humoru, i dodał od siebie maleńką prowokację do, rodzącej się dyskusji między kościołem katolickim, a masonami. Jest tu pole do dalszych dociekań, a może i scenariusz na film. Ale stwierdzenie, że w tym gorącym intelektualnie okresie, naukowiec należący do elit swojego kraju, nadał wynalezionym przez siebie substancjom nazwy mocno związane z religią, nie będąc tego świadomym, można włożyć między bajki.

And in English: 

Fireflies, Freemasons and gene therapies

Hundreds of fireflies fly in the forest in Iława. That's why walking around it at night is magical. These performances only take place for a few weeks of the year. But here I wanted to mention what fireflies have to do with Masons, covid vaccine, and gene therapies.

Fireflies glow thanks to luciferin and luciferase which are oxidized. As a result, the electron in the atom excites and then falls to a lower level in the shell, emitting a photon. Yes, fireflies shine thanks to quantum effects. These effects also influence mutations in DNA.

That luciferin plus luciferase lit up in mice was the start of gene therapies and the development of the Modern company. What you can read about in the 2018 article "Just the messenger” (https://go.gale.com/ps/i.do?p=AONE&u=googlescholar&id=GALE|A572904656&v=2.1&it=r&sid=googleScholar&asid=1caaa182 )

Luciferase was used in studies that proved the possibility of extending life by 40%, as presented in the work from two months ago  ( https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2121499119 )

These substances, as well as the very popular GFP (Green fluorescent protein), are used in many biological experiments  

But these are known facts. And I was interested in the origin of the names - luciferin and luciferase. In the sources, it is said to be simply from the Latin lucifer, "light-bearer" . The author of the names, Raphaël Dubois, does not explain the source of inspiration in his works. The problem is that in our culture, whether in Poland or France, Lucifer is associated with the devil, Satan, the enemy of God. Even if someone has not studied the Bible, this character appears in legends and in mass culture. Is it possible to give a similar name to something in a neutral context?

Reflecting on this and searching, it turned out that these names were given during the most intense disputes between the Catholic Church and the Masons in France.

In 1877, the Polish chemist Bronisław Radziszewski discovers chemiluminescence and synthesizes lofin. Ten years later, inspired by these works, Raphaël Dubois discovers and names luciferin and luciferase. And these are the times when interesting things start to happen. In 1884 - Pope Leo XIII publishes the encyclical Humanum Genus, which is a call to intellectual struggle against masonic movements. And here comes an interesting character - Leo Taxil. Two years earlier, he was expelled from Freemasonry where he fought against the Catholic Church with dozens of articles. A year after the publication of the above-mentioned encyclical, Leo Taxil converts to the Christian faith and publishes Confessions of a Freethinker. And right after that, "The Devil in the Nineteenth Century," about Satanic rituals and Lucifer among the Freemasons. He writes here about the cult of the Palladins, who came to France from Boston (USA) and spread through France like a fire in a dry forest. This is where he mentions Lucifer in the context of the Promethean myth. As a figure who brings enlightenment and freedom to the people.

And in 1897, Leo Taxil admits at a conference that he fabricated all these stories about Masons.

Was he telling the truth this time, or was he making up for the propaganda money again? He bought a castle for his previous works. So maybe there was a grain of truth in this cult of Lucifer?

The coincidence of dates indicates that the names given by Raphaël Dubois could have been a voice in the discussion. Maybe he was a Freemason, maybe he had Freemason friends? Or maybe he was just a man with a sense of humor, and he added a tiny bit of a provocation to the nascent discussion between the Catholic Church and Masons. There is room for further research here, and maybe also for a script for a film. But the we can not give the credence to the statement that in this intellectually hot period, a scientist belonging to the elite of his country, gave the substances he had invented names strongly associated with religion, without being aware of it,  Can we?

-----------------------------

The aforementioned Bronisław Radziszewski founded the first modern chemical laboratory in Lviv. We want to do something similar. To set up an educational synthetic biology laboratory in a small town in Poland. So that young people can benefit from practical, modern education that will prepare them for the future.For example, to work on saving data in DNA in a few years.. A few days ago, DNA Data Storage Alliance joined SNIA (Storage Networking Industry Association). They will develop DNA writing standards for the data industry. This means that such commercial and common technologies are close. Feel free to support our project: https://www.instytut.ilawa.pl/synbio_lab  

On the photos, fireflies from the forest in Iława (Poland)