哈佛教授用DNA存儲電影,未來你家寵物狗就是移動電影院

2021-01-09 荔枝網新聞

  荔枝新聞訊(編輯/小二馬)看過動畫電影《冰河世紀》的觀眾一定會對萌萌的猛獁象印象深刻。

  長毛猛獁象是冰河時代的典型標誌物種,上一次冰河時代一度稱霸亞洲和北美大陸。但由於氣候變化等原因,在距今約4000年前銷聲匿跡。

  2012年,科學家在西伯利亞冰層中發現了一具1萬年前冰河時期人類殺死的猛獁幼象遺體,它的眼睛、腳趾甚至內臟器官都完整地保存了下來。從那時起就一直有科學家希望從中提取DNA,通過基因技術讓它復活。

  現在我們離復活猛獁象又近了一步,因為人類讀取生物DNA中存儲信息的技術正在快速提高。

哈佛醫學院遺傳學家喬治·丘奇

  近日,哈佛醫學院遺傳學家喬治·丘奇就和他的團隊利用先進的CRISPR基因編輯系統打造了首款「分子記錄儀」。

  我們知道DNA是由兩條反向平行的多核苷酸鏈,相互纏繞形成的一個雙螺旋結構,而通過基因編輯技術,人類就可以對特定DNA片段進行敲除、加入等「編輯」操作,就像給DNA寫入代碼一樣,。

  最終,該團隊將一部經典電影的每個像素指定一個DNA編碼,形成了一個代表整部電影的DNA序列,然後利用基因編輯技術,把這一DNA序列插入到一種常見腸道細菌——大腸桿菌的基因中。

該影片由英國攝影師埃德沃德·邁布裡奇1878年拍攝而成,畫面是一匹飛馳的駿馬,目的是了解飛奔中的馬是否會離開地面,成為早期電影始祖之一。

上圖左為原始圖像,上圖右為從細菌中重新提取重建的圖像。

  研究團隊發現,這部電影不但隨著宿主生物體的生長和分裂,可以被隨意訪問和無限複製。而且在細菌的每一代後代中,存儲在基因中的電影都「完好如初」。據估算,DNA存儲的數據量可達相同大小光碟的1萬億倍。這就意味著,DNA未來或將成為新的海量存儲裝置。

  試想一下,現在一個硬碟可以存1T的電影,將來你家的寵物狗可以存幾萬億T的電影,把人類拍的所有電影裝進去,還沒裝滿。想看什麼電影,把你家寵物狗連到電腦上……

  當然,以上都屬於小編的個人腦補,科學家們的志向可遠不在此。

  南加州大學數學家倫納德·阿德曼稱,數十億年來,生物體一直在DNA中存儲信息,這些信息今天仍然可以讀取出來,例如讀取數百萬年前琥珀裡邊昆蟲中的基因數據。

  神經科學家塞斯·斯普曼則認為,我們可以把細胞變成「歷史學家」,通過改造細胞,製造一個體積極小的生物記憶系統,這些細胞負責追蹤發生在我們身上的每件事,最終成為我們每個人過往來生的專屬「紀錄片」。

  這就意味著,今後細胞經過改造將可以變成人體的「黑匣子」,直接記錄身體細胞層級發生的事。如果人生病,可以直接取出這些細菌「回放」看到底發生了什麼事,任何疑難雜症都將無處遁形,甚至一些絕症頑症治療都將變得so easy!

  不過,這些也還不是科學家們志向的全部。最終,該技術將幫科學家解讀人類的終極奧秘——大腦的工作方式。

  大腦包含860億個神經細胞,要了解它們的狀態並非易事。以目前的技術,人類只能用電極一次監測一個神經細胞,但大腦中放不下860億個電極。

  但基因工程細菌作為記錄設備的話,則可以隨同血液大量進入到大腦中,記錄一段時間的信息後,再提取出細菌,通過它們的DNA了解大腦神經細胞的情況。

  有了這項技術,大腦的運行機制將一覽無餘,人之為人的終極奧秘——大腦意識的謎底或許也將被解開,那樣的未來不敢想像……

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