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首頁 > 興趣圈 > 科幻世界 > 科幻資訊 > 科幻趣聞責任編輯：科幻世界雜誌社更新時間：2021-01-13 17:27:00
硬碟和光碟只要按下一個按鈕就能存儲千兆字節的數字數據。但這些技術——就像之前的磁帶和軟盤驅動器一樣——一旦被新技術取代，就會變得過時和不可讀。
現在，研究人員已經提出了一種將數據以電子方式寫入活細菌DNA的方法，這種存儲方式不太可能在短期內被淘汰。
「這是很好的一步，也許有一天會刺激商業發展，」萊斯頓研究所和加州大學舊金山分校的生物工程師Seth Shipman表示。然而，他指出，實際應用還有很長的路要走。
DNA對於數據存儲的吸引力主要表現在幾個方面。首先，它的密度是最緊湊硬碟的1000多倍，可以在一粒鹽的體積內存儲相當於10部完整長度的數字電影。而且，由於DNA是生物學的核心，讀取和寫入DNA的技術預計會隨著時間的推移而變得更加廉價和強大。
比如，科學家們現在證明了：大腸桿菌可以將電脈衝轉化為儲存在其基因組中的DNA片段。
在DNA中存儲數據其實並不是一個新想法。為了實現這樣的操作，研究人員通常將數據文件中的一串數字「1」和「0」轉換成分子中的四個鹼基的組合：腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。
然後，他們使用DNA合成器將這些代碼寫入DNA。但DNA合成的準確性隨著編碼的延長而降低，因此研究人員通常會將他們的文件分解成塊，並將其寫入長度在200-300個鹼基之間的DNA片段。
每個片段都有一個索引來識別其在文件中的位置，然後DNA測序器讀取片段以重新組裝文件。但是這項技術很昂貴，合成1兆比特的信息要花費3500美元。儲存信息的DNA小瓶會隨著時間的推移而退化。
為了創造一種持久的、更容易編碼的介質，研究人員正在努力將數據寫入生物體的DNA中，這些DNA會複製並將基因傳遞給下一代。2017年，哥倫比亞大學(Columbia University)系統生物學家哈裡斯·王(Harris Wang)領導的一個團隊使用CRISPR基因編輯系統識別生物信號，比如果糖的存在。當研究人員將果糖添加到大腸桿菌細胞中時，被稱為質粒的環狀DNA片段的基因表達增加。
接下來，CRISPR成分——進化來保護細菌免受病毒入侵——將過表達的質粒切成碎片，並將其中一部分插入細菌DNA中「記住」先前病毒入侵的特定部分。插入的基因位代表一個數字位。如果果糖信號缺失，細菌就會存儲一個隨機的DNA片段，代表一個數字零。然後對大腸桿菌的DNA進行測序，通過1還是0來揭示細菌是否接觸了果糖。
但由於這種裝置只能存儲幾個比特的數據，王和他的同事們用一個可以編碼更長的信息串的系統取代了果糖識別系統：一個電子輸入。他們在大腸桿菌中插入了一系列基因，使細胞能夠對電壓作出反應而增加質粒表達。與果糖設置一樣，表達量的增加導致數字表達量被存儲在細菌的DNA中。為了讀出這些1和0，研究人員簡單地對細菌進行了測序。
使用這種方法，王和他的同事們對多達72位的數據進行了電子編碼，以寫入信息「你好，世界！」（Hello world!）他們今天在《自然化學生物學》（Nature Chemical Biology）雜誌上發表了研究報告。他們還表明，他們可以將攜帶信息的大腸桿菌加入正常土壤微生物的混合物中，然後對混合物進行測序，以恢復其存儲的信息。
翻譯/前瞻經濟學人APP資訊組
本文來自： 前瞻網
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