معرفی نویسنده

مریم رفیعی پور

دانشجوی ارشد رشته بیوانفورماتیک( دانشگاه تربیت مدرس)

عدد تصادفی بیوشیمیایی

عدد تصادفی بیوشیمیایی

دانشمندان با استفاده از سنتز DNA تعداد زیادی عدد تصادفی واقعی ایجاد کردند. این اولین بار است که تعداد بسیار زیادی از اعداد تصادفی با استفاده از روش‌های بیوشیمیایی ایجاد می‌شود.

اعداد تصادفی واقعی در زمینه‌های متنوعی از جمله رمزگذاری داده‌ها مورد نیاز است. این اعداد باید کاملاً تصادفی باشند، به گونه‌ای که حتی افراد با دانش دقیق از روش تولید آن‌ها نتوانند آن‌ها را پیش‌بینی کنند. به طور معمول، اعداد تصادفی با استفاده از روش‌های فیزیکی تولید می‌شوند. به عنوان مثال، به دلیل حرکات الکترون با فرکانس بالا، مقاومت الکتریکی یک سیم ثابت نیست اما به صورتی غیرقابل پیش‌بینی کمی نوسان می‌کند. در نتیجه می‌توان از اندازه‌گیری این نویز برای تولید اعداد تصادفی واقعی استفاده کرد.

اکنون برای اولین بار، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی رابرت گراس، استاد شیمی و مهندسی زیستی، یک روش غیر فیزیکی برای تولید چنین اعدادی را توصیف کرده‌اند. در این روش از سیگنال‌های بیوشیمیایی استفاده می‌شود. در گذشته، دانشمندان ایده‌هایی برای تولید اعداد تصادفی با استفاده از مواد شیمیایی ارائه داده‌بودند، اما اکثر آن‌ها نظری بودند.

سنتز DNA با بلوک های ساختمانی تصادفی

در این رویکرد جدید، محققان ETH زوریخ از سنتز مولکول‌های DNA استفاده کردند، یک روش شیمیایی که دانشمندان سال‌ها از این روش برای سنتز DNA استفاده می‌کردند‌. این تیم تحقیقاتی مولکول‌های DNA با 64 جایگاه ساختند که در هر جایگاه A ، C ، G و T به طور تصادفی قرار می‌گیرد. در این روش در هر مرحله از سنتز به جای فقط یکی از بلوک‌های سازنده، مخلوط هر چهار بلوک اضافه شده‌است. در نتیجه، از یک سنتز نسبتاً ساده، تقریباً سه کوآدریلیون (1015)مولکول تولید کردند. دانشمندان با استفاده از روشی موثر توالی DNA پنج میلیون از این مولکول‌ها را تعیین کردند، که منجر به تولید 12 مگابایت داده شد. سپس داده‌ها را به صورت صفر و یک در کامپیوتر ذخیره کردند.

تعداد زیادی عدد تصادفی در یک فضای کوچک

یک تجزیه و تحلیل نشان داد که توزیع چهار بلوک ساختمانی A ،C  ،G و T کاملاً یکنواخت نیست. پیچیدگی‌های طبیعت یا روش سنتز به کار رفته باعث می‌شود که پایه های G و T بیشتر از A و C در مولکول‌ها ادغام شوند. با این وجود، دانشمندان با یک الگوریتم ساده توانستند این موضوع را اصلاح کنند و اعداد کاملا  تصادفی تولید کنند.

هدف اصلی تیم تحقیقاتی این بود که نشان دهند می‌توان از وقایع تصادفی در واکنش شیمیایی برای تولید اعداد کاملاً تصادفی استفاده کرد. گراس می‌گوید: "روش ما در مقایسه با سایر روش‌ها، این مزیت را دارد که می‌تواند تعداد زیادی عدد تصادفی در یک فضای بسیار کوچک، در یک لوله آزمایش، تولید کند. ما می‌توانیم اطلاعات را بخوانیم و سپس به شکل دیجیتالی تفسیر کنیم. این کار با روش‌های قبلی غیرممکن بود."

منبع: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201120113854.htm

لینک مقاله: https://www.nature.com/articles/s41467-020-19757-y

کلید واژه ها: #تولید اعداد تصادفی #سنتز DNA #بیوشیمی #بیوانفورماتیک #کدکول

telegram