DNA：终极数据存储方式

超级盾

DNA的四种脱氧核苷酸（A，G，C，T）可被用来对数据进行编码

北京时间8月18日消息，据国外媒体报道，在谈到信息存储时，硬盘完全不能和DNA相提并论。在人类的基因序列中，1克的重量就可以包含几十亿GB的数据，而1毫克分子的信息存储空间就可以包含美国国会图书馆全部的书籍，并且还有剩余。在过去，这些只是理论上的概念。现在，最新的一项研究表明，研究人员可以把一部遗传学教科书的内容存储到1微微克（picogram，相当于万亿分之一克）DNA中，这一技术上的突破很可能会革命性的提升人类存储信息的能力。
过去，有些研究团队一直试图向活细胞中的基因组写入数据，但是这种方式有一些不足之处。首先，细胞会死亡，这并不是你存储学期论文的好方法。另外，细胞还会分裂、复制，其中会不断发生变异，从而改变数据的内容。
为了解决这些问题，一个由波士顿哈佛医学院合成生物学家乔治-丘奇（George Church）领导的研究团队发明了一种DNA信息归档系统，完全不需要利用细胞。相反，利用的是一台喷墨打印机，从而将化学合成的一小段DNA嵌入到一块微型玻璃芯片的表面。为了给数字文件进行编码，研究人员把文件划分为微小的数据块，并把这些数据块以A、C、G、T（DNA的四种脱氧核苷酸）的字母组合来表示，放弃了过去在计算机上的1和0编码方法。每条DNA片段还包含了一个数字“条码”，用来记录数据在原文件中的位置信息。在读取信息时，需要DNA测序仪和电脑将所有片段按序重新组合起来，并转换为数字的格式。计算机还需要负责处理错误信息，因为每个数据块都可能会被复制上千次，经过比对，任何小错误都可以被发现和纠正。
为了证实这一系统在实际应用中的能力，该团队使用了这种DNA芯片将丘奇同他人合著的一本遗传学书籍进行了编码。他们成功了。在将书籍内容转换为DNA的信息、并将其翻译成数字存储模式后，该系统显示的出错率为每百万比特仅两个错误，相当于一些小小的拼写错误。这同DVD的性能差不多，远远好过硬盘。本周五，该团队在《科学》杂志上发布的报告称，考虑到DNA芯片的体积非常小，它成为了目前世界上最密集的信息存储介质。
不过，你最好别急着将闪存上的数据复制到基因存储上。美国马里兰州罗克维尔市克雷格-文特尔研究所的合成生物学家丹尼尔-吉布森（Daniel Gibson）表示，DNA测序仪和其他设备的成本相当高，目前还不适宜推广，但是这一领域发展迅速，这项科技将会变得更便宜、更快速和更轻便。吉布森过去领导的研究团队曾合成了世界上第一个最完整的基因组，并在DNA中加入了一些额外的信息作为“水印”。不过，这些研究人员使用的是三个字母的编码系统，要比丘奇团队的效率低一些，但是却成功阻止了活体细胞的复制，从而不会将DNA转换为蛋白质。吉布森说，“如果DNA要被用来存储信息，并且使用环境不在实验室里，那么你还需要DNA测序仪的帮助，而这是很不现实的。”丘奇不同意这种观点。他表示，除非某人有意识的“破坏”他的DNA数据存储系统，否则信息将非常安全。