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DNA存储让硬盘过时
2017-08-16 作者: 来源: 经济参考报

  1878年6月19日,英国著名摄影师埃德沃德·迈布里奇(Eadweard Muybridge)把12台双镜头照相机列成一排,拍摄一名骑手骑马快速奔跑的场景。埃德沃德·迈布里奇最初的目的,是想解决困扰了画家和艺术家几个世纪的难题——马在奔跑时四条腿是否可以同时离地。

  尽管画面不是非常清晰,但从其中一幅作品上还是可以看出,马在全速奔跑的某个瞬间,四蹄是全部腾空的。后来他把这些照片放到一个在光源前面旋转的玻璃盘上,合成了一套原始的动画。

  现在,这段古老的动画和前沿科技进行了一次合作——哈佛大学医学院研究人员成功将这幅5帧的动画存入了活细胞的DNA中。

  这一研究发表在英国《自然》杂志上,引起了一阵惊呼。科学家们认为,这是人类在探索基因能否作为存储设备上的一大进步。

  哈佛大学两位遗传学家给那部黑白电影中的每个像素指定了一个DNA编码。细胞中的DNA只有4种组成部分——腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶,这4种分子以无数种排列方式组成了数量庞大的DNA链。

  随后,科学家们得到了一段储存着完整电影的DNA序列。最后他们用一种叫作“CRISPR”的基因编辑技术将这段DNA序列导入了大肠杆菌的基因组中。

  半个世纪前,著名物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)就提出了用DNA来存储信息这一超前想法。此后过了很久,分子生物学革命才兴起,几十年后才有科学家成功做到了给DNA测序。

  1994 年,南加州大学的数学家Adleman 宣布成功将数据存入了DNA中。他坚信,DNA的存储能力是同样大小光盘的一万亿倍还不止。

  但作为存储介质,DNA也有显著的弱点。首先是成本太高。欧洲生物信息研究所(EBI)的高德曼团队的实验费用高得惊人:每一兆字节的存储费用是12400美元。

  第二,信息读写非常耗时。数码信息编入DNA目前只能由专门的DNA合成设备来做;而从DNA中读取信息,重组复原为数码文件也很费时。高德曼团队用了整整两个星期,才完成五个文件739千字节的复原。

  第三,DNA介质不能重复使用,写录完毕,一般来说不能修改、不能再用。

  而一旦克服了存储和读取上的难题,我们所有的硬盘、U盘、网盘都可以丢到一边,用一块硬币大小的DNA,就能存储一生所需的数据。

 

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