Powstająca nauka o kryptografii DNA

Biolodzy molekularni od dawna myśleli o DNA jako o urządzeniu do przechowywania informacji. Ciało przetwarza te informacje za pomocą imponującej gamy maszyn obliczeniowych, które od lat 90. wykorzystujemy do wykonywania kilku własnych obliczeń.

Obliczanie DNA może nie jest szybkie, ale jest masowo równoległe. Przy odpowiednim ustawieniu może rozwiązać ogromne problemy matematyczne. Nic więc dziwnego, że obliczenia DNA stanowią poważne zagrożenie dla różnych potężnych schematów szyfrowania, takich jak Data Encryption Standard (DES).

Ale jeśli DNA można wykorzystać do łamania kodów, można je również wykorzystać do szyfrowania danych. Różne grupy sugerowały użycie sekwencji nukleotydów w DNA (A dla 00, C dla 01, G dla 10, T dla 11) właśnie w tym celu. Jednym z pomysłów jest nawet nie zawracanie sobie głowy szyfrowaniem informacji, ale po prostu zakopywanie ich w DNA, aby były dobrze ukryte, technika zwana steganografią DNA.

Ale to wszystko brzmi zbyt prosto dla Nang Kinga, niezależnego badacza, który dzisiaj proponuje całkowicie nowe podejście oparte na sposobie przetwarzania informacji z DNA w komórkach. Przetwarzanie przebiega w dwóch etapach, zwanych transkrypcją i translacją.

W transkrypcji segment DNA, który tworzy gen, jest przekształcany w informacyjny RNA (mRNA), który wypływa z jądra komórkowego do ciała komórki. dzieje się tak dopiero po usunięciu niekodujących części genu i ponownym złożeniu pozostałych sekwencji.

W tłumaczeniu komputery molekularne zwane rybosomami odczytują informacje, które niesie mRNA i wykorzystują je do składania aminokwasów w łańcuchy białkowe.

Jest to proces jednokierunkowy. Informacje można przenieść z DNA do białka, ale nie można ich z powrotem przetworzyć. Powody są różne. Skąd ten proces miałby wiedzieć, gdzie ponownie wstawić niekodujące regiony DNA, które zostały pierwotnie wycięte lub z czego te niekodujące sekwencje składałyby się w pierwszej kolejności?

Pomysł Nang polega na tym, że Alice koduje swoją wiadomość w oryginalnej sekwencji DNA i pozwala na jej transkrypcję i tłumaczenie. Powstałe białko jest wtedy jak klucz publiczny, który można wysłać do Boba kanałem publicznym. Tymczasem Alicja wysyła Bobowi tajny klucz, który składa się z informacji, których potrzebuje do ponownego złożenia DNA, takich jak lokalizacja niekodujących regionów, które należy ponownie wstawić.

Nang mówi, że ta forma kryptografii jest zaskakująco bezpieczna w przypadku wielu potężnych ataków. Wskazuje jednak również na różne słabości, takie jak to, że szyfrowanie staje się coraz trudniejsze, jeśli używane są bardziej złożone klucze.

Ale na pewno wzbudza zainteresowanie. A jako dodatkowa broń w zbrojowni kryptografa to z pewnością pomysł godny dalszych badań.

Nr ref.: arxiv.org/abs/0903.2693 : Metoda kryptografii pseudo DNA

ukryć