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살아있는 박테리아로 데이터 저장한다?

    • Travis 기자
    • |
    • 입력 2021-01-14 14:49
    • |
    • 수정 2021-01-14 14:49

디지털 데이터를 저장하기 위해 하드디스크와 광학 드라이브를 사용하는 것은 구시대적인 방법이다. 앞으로는 USB와 외장하드, 클라우드가 영영 사라질 수도 있다. 과학 전문 매체 사이언스가 소개한 새로운 데이터 저장 방법 때문이다.

박테리아로 데이터 저장하기
미국 컬럼비아대학교가 살아있는 박테리아를 이용한 데이터 보관 기술을 선보였다. 박테리아의 DNA 정보 전자 작성을 통해 데이터를 저장하는 것이다. 학계에서는 박테리아를 이용한 데이터 저장법이 과거의 플러피디스크와 달리 오랫동안 존재할 데이터 보관 방식이라고 평가한다.

사실, DNA를 이용한 데이터 저장 방법은 이번에 처음 등장한 것이 아니다. 과거에도 전문가들은 1과 0으로 구성된 데이터 파일의 디지털 열을 아데닌(adenine)과 구아닌(guanine), 사이토신(cytosine), 티민(thymine)으로 변환하고자 했다.

그리고, DNA 합성기로 코드를 작성했다. 그러나 그동안 DNA를 이용한 데이터 저장 기술 구현 노력은 수포가 되었다. 획득하는 코드가 길수록 DNA 합성기의 정확도가 줄어든다는 문제가 발생했기 때문이다.

DNA 합성기 정확도 해결 방안
이 과정에서 컬럼비아대학교 해리스 왕(Harris Wang) 교수 연구팀은 DNA 합성기의 정확도 문제를 해결하고자 CRISP 유전자 편집 시스템을 이용해, 생물학 신호를 획득했다. 연구진이 대장균 세포에 프룩토오스를 추가할 때마다 유전자 표현이 플라스미드라고 불리는 고리형 DNA 형태로 증가했다.

대장균 DNA를 시퀀싱할 때, 0 혹은 1이라는 숫자로 박테리아에 프룩토오스가 있는지 기록되기 시작했다.

그러나 이와 같은 방식은 데이터 보관량이 적다는 단점이 있다. 이에, 왕 교수 연구팀은 프룩토오스 인식 시스템을 전자 입력 시스템으로 대체해, 더 긴 정보를 저장하기 시작했다. 일련의 유전자 정보를 대장균에 삽입해, 전기 전압의 반응을 일으켜 세포가 플라스미드 발현을 증가하도록 했다. 이때 증가한 표현 정보는 박테리아 DNA에 저장됐다.

이 덕분에 연구팀은 최대 72비트의 데이터를 저장할 수 있게 되었다. 기존 프룩토오스를 이용한 데이터 저장 방식이 데이터를 최대 2비트 저장한 것을 고려하면, 크게 발전한 것이다.

DNA를 택한 이유는?
DNA는 여러모로 매력적인 데이터 저장 수단이다. 우선, DNA는 최대한 압축된 하드 드라이브보다 밀도가 1,000배 이상 높다. 따라서 기존의 데이터 저장 드라이브보다 훨씬 많은 데이터를 저장할 수 있다.

그리고, DNA는 생물학의 중심 요소이기 때문에 향후 DNA를 이용한 데이터 보관 과정의 읽기 및 쓰기 기술에 드는 비용이 더 저렴해지고, 성능은 강화될 것이라는 전망이 지배적이다. 그와 동시에 향후 데이터 저장 과정이 크게 압축돼, 효율적으로 데이터를 저장할 가능성이 높다.

Travis 기자 | [email protected]

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