「生命是一本打開的書」我們把細菌變作圖書館吧

2020-10-18 大科技

「生命是一本打開的書」,這本來是個比喻,但如今科學家已把它變作了現實。現在,我們可以把一整座圖書館的圖書、影像資料,都存放到活的生物體上,並通過它們代代相傳。儘管目前科學家所使用的材料還僅是單細胞生物,但終有一天,可以儲存到植物、動物,甚至人身上。

把視頻文件存到生物體上

此前,科學家已成功實現了圖片和文本文件的DNA存儲。既然任何視頻都可分解成一幀幀圖片,那麼順理成章的是,把視頻文件也儲存到了DNA上。最近,哈佛大學的科學家成功做到了這一點。

他們將表現一匹馬在奔跑的五張圖片逐一編碼進人工合成的DNA片段上。然後,把含有第一張圖片信息的DNA片段注射到數千株大腸桿菌中。在一定的控制條件下,大腸桿菌很快就把這些片段剪切、粘貼到了自己的DNA序列中。然後科學家又在它們身上依次注入含第二、第三、第四、第五張圖片的DNA片段。大腸桿菌也一一把它們剪切、粘貼到自己的DNA序列中。此後一段時間,大腸桿菌經過繁殖,數量倍增。

為了檢查效果,科學家對這樣的60萬株大腸桿菌進行了DNA測序。他們驚訝地發現,在剪切、粘貼的過程中,竟然沒有一個編碼出差錯(比如把本來的編碼「A」,錯成「C」),而且圖片順序也沒出現任何顛倒(比如把第三張圖片插到了第一、二張中間)。這樣儲存得到的,正是一個完整的視頻文件。

首先是細菌存儲的信息量大,且體積小。據計算,1克雙鏈DNA可以編碼存儲的信息量可達1000億個DVD光碟。當然,一座圖書館的信息不可能塞進一個細菌。可以計算一下,1條DNA的重量大約為10-12克,那麼相當於要用10個細菌來存1個DVD光碟的內容。對於一座大型圖書館的信息,需要上千萬個細菌才能存下,但上千萬個細菌也只有小沙粒的百分之一大。

其次,把信息儲存在活的細菌上,一個顯而易見的好處是,這些信息可以隨著細菌繁殖,被不斷地複製。因為細菌的繁殖速度很快,一座「圖書館」瞬間就可以變作上萬座含有同樣內容的「圖書館」。

此外,某些生活在地下的細菌,抗核輻射能力極強。如果地球上發生核戰爭,存放在圖書館、電腦上的資料或許很容易被摧毀,但儲存在這些細菌上的資料卻是不容易摧毀的。

最後,未來我們殖民外星球,只要帶上一些細菌,就可以在外星球上重建一座座圖書館啦。

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