Selama miliaran tahun, kehidupan telah menggunakan DNA sebagai penyimpan informasi biologis yang kompleks, memungkinkan keberlangsungan dan evolusi makhluk hidup. Molekul panjang yang dikenal sebagai deoxyribonucleic acid, atau DNA, telah menjadi kode dasar yang mengatur segala proses biologis di alam. Namun, baru-baru ini para ilmuwan mulai menjelajahi potensi DNA tidak hanya sebagai pembawa informasi biologis, tetapi juga sebagai alat komputasi dan penyimpanan data modern.
Hingga saat ini, para insinyur menghadapi tantangan dalam merancang sistem DNA sintetis yang dapat menyimpan data sekaligus melakukan tugas komputasi secara bersamaan. Akan tetapi, penelitian terbaru dari North Carolina State University (NC State) dan Johns Hopkins University telah membuka jalan baru. Mereka berhasil mengemas dan menyajikan DNA dalam cara yang memungkinkan molekul ini melakukan kedua fungsi tersebut, mirip dengan bagaimana komputer konvensional bekerja.
DNA: Media Penyimpanan dan Komputasi
Dalam penelitian ini, para ilmuwan menemukan cara untuk membuat DNA dapat melakukan serangkaian fungsi komputasi yang mencakup penyimpanan, membaca, menghapus, memindahkan, dan menulis ulang data. Dengan demikian, DNA dapat berfungsi seperti komputer elektronik tradisional, namun dengan kemampuan yang jauh lebih efisien dalam menyimpan informasi di ruang yang sangat kecil.
Sistem ini menggunakan struktur nano berbentuk pohon kecil yang disebut dendricolloids. Dengan struktur ini, para peneliti dapat menyimpan molekul DNA secara efektif sekaligus mengedit kode mereka dengan mudah dan berulang-ulang. Keunggulan lainnya adalah data yang tersimpan dapat diproses dalam bentuk RNA, tanpa merusak DNA asli atau media penyimpanannya.
“Telah lama diyakini bahwa penyimpanan data DNA mungkin hanya berguna untuk penyimpanan jangka panjang, tetapi sulit untuk mencakup operasi komputasi seperti yang kita temui pada perangkat elektronik tradisional,” kata Albert Keung, ahli biologi molekuler di NC State. “Namun, kami telah menunjukkan bahwa teknologi berbasis DNA ini tidak hanya mungkin, tetapi juga sudah dapat direalisasikan.”
Potensi Masa Depan DNA Komputasi
Salah satu fungsi yang berhasil didemonstrasikan dalam penelitian ini adalah ‘penghapusan file’ atau *file deletion*, mirip dengan proses menghapus data pada perangkat elektronik. Dengan menggunakan DNA sebagai media, proses komputasi seperti ini dapat dilakukan dalam skala yang sangat kecil namun sangat efisien. Selain itu, analisis memperkirakan bahwa data yang disimpan dalam DNA pada suhu sekitar 4°C dapat bertahan ribuan tahun, bahkan jutaan tahun jika disimpan pada suhu lebih rendah.
Menurut Keung, data yang mampu mengisi ribuan laptop dapat disimpan dalam ruang seukuran penghapus pensil menggunakan teknologi ini. Ini memungkinkan penyimpanan data dalam jumlah besar dengan jangka waktu yang sangat panjang.
Walaupun teknologi komputasi DNA ini masih dalam tahap awal, penelitian ini membuktikan bahwa komputasi biologis bukan lagi mimpi. Mesin biologis yang dikembangkan oleh para peneliti bahkan sudah mampu memecahkan masalah sederhana seperti catur dan sudoku, menandakan potensi besar untuk pengembangan lebih lanjut.
Menuju Komputer Molekuler
Meskipun teknologi ini belum sepenuhnya siap untuk digunakan secara luas, langkah awal ini menunjukkan potensi yang luar biasa. Janji yang diusung oleh komputasi DNA adalah kemampuannya untuk menyimpan sejumlah besar informasi dalam ruang yang sangat kecil, serta daya tahan media penyimpanannya yang bisa bertahan jauh lebih lama daripada media penyimpanan konvensional.
“Kami ingin mengembangkan sesuatu yang akan menginspirasi bidang komputasi molekuler,” ujar Keung. “Dan kami berharap apa yang telah kami lakukan di sini adalah langkah menuju arah tersebut.”
Komputasi DNA membuka pintu baru bagi dunia teknologi, di mana penyimpanan dan pengolahan data dapat dilakukan dalam skala yang tak terbayangkan sebelumnya. Seiring dengan perkembangan lebih lanjut, mungkin suatu hari nanti kita akan melihat komputer yang tidak lagi berbasis silikon, melainkan molekul-molekul biologis yang begitu kecil namun begitu kuat.
Penelitian ini telah dipublikasikan di Nature Nanotechnology.
