Вова (vborej) wrote,
Вова
vborej

О клетках, ДНК и жестких дисках.



Человек состоит из множества клеток, которые соединены друг с другом и образуют единый организм. Каждая клетка, какому бы органу она не принадлежала, содержит в себе 46 хромосом, которые расположены в клеточном ядре.



В хромосомах находятся молекулы ДНК. Они несут в себе всю наследственную информацию, т.е. геном.
Принято считать, что геном человека занимает примерно 800 МБ. Путем нехитрых вычислений получаем, что одна молекула ДНК несет в себе в среднем 17,4 МБ информации.

Много это или мало, принимая во внимание небольшой размер самой молекулы?

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте сравним плотность записи информации в клетке ДНК с современными жесткими дисками для компьютеров.
А чтобы привести наши рассчеты к общему знаменателю, попробуем посчитать, сколько информации может храниться в таком небольшом пятнышке как точка, поставленная гелевой ручкой (я такой ручкой писал конспекты в институте):



Итак, производитель ручки заявляет, что диаметр шарика равен 0,5 мм. Значит, площадь точки будет равна всего лишь 1,96*10-7 м2.

Теперь вернемся к молекуле ДНК. Развернем ее спираль в прямоугольник. Ширина такого прямоугольника будет небольшой, всего лишь 2,5 нм. Зато длина нитей существенна и достигает нескольких сантиметров. Она варьируется, поэтому примем среднее значение - 4 см. Полученная площадь составит 1*10-10 м2.
В нашей точке уместится 1960 таких молекул. Мы помним, что одна молекула несет в себе 17,4 МБ данных, а это значит, что на точке поместится примерно 34 ГБ информации. Это как фильм в формате Blue-ray.
По-моему, неплохо!



Чем ответит компьютерная индустрия?

По данным, которые я нашел в сети, современные серийные жесткие диски имеют плотность записи порядка 620 Гбит на квадратный дюйм. В одном квадратном дюйме нашей шариковой ручкой можно наставить 3290 точек. Разделим 620 Гбит (77,5 ГБ) на 3290... Получаем, что в современных дисках на нашей точке поместится лишь 23,5 МБ! Это 3-4 кадра с зеркального фотоаппарата.



Прогресс не стоит на месте. Производители показывают прототипы дисков с плотностью записи в 1 Тбит на квадратный дюйм. Это даст нам где-то 38 МБ на пятнышке размером с точку. Совсем не супер, скажете вы.
Конечно, есть наработки как достичь плотность записи в 5 или даже 7 Тбит, но это не изменит ситуацию кардинально. Считается, что современные методы записи достигли своего предела.

Неужели нам придется так бесславно проиграть природе?

Хочется надеяться, что нет!
Ученые придумали способ записи, который называется электронно-квантовая голография. Он позволяет достичь невиданной плотности записи: 3 эксабайта (1018 байт или 3 миллиона терабайт) на квадратный дюйм. При такой фантастической плотности в нашем пятнышке получится сохранить аж 920 ТБ данных!



В заключение, интересный факт. В теле человека порядка 75 триллионов клеток, в каждой из них хранится по 800 МБ наследственной информации. Если записать такой объем данных на современные диски объемом 1 ТБ, а потом сложить их в стопку, то полученная башня трижды покроет расстояние от Земли до Луны :)
Tags: интересное
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments