英国研究人员用人工合成的脱氧核糖核酸(DNA)存储文本文档、图片和声音文件等数据,随后完整读取。研究人员称,DNA作为数字存储介质,容量大,读取方便,便于保存,保存时间长,堪称“完美”。不过,这种“基因硬盘”现阶段成本高昂,无法普及。

  新介质

  位于欣克斯顿的欧洲生物信息研究所研究小组利用DNA存储数据的关键是DNA碱基。DNA这种双螺旋结构上有4个化学基团,即核碱基,它们按照特定顺序排列,组成遗传信息,指导生物体生长发育。

  研究人员开发的DNA数字存储系统同样利用这4个碱基“字母”,开发定制代码,完全区别于生物体所用“语言”。当复制一份计算机文件时,DNA数字存储系统首先把硬盘信息中的二进制数翻译成定制代码,然后借助标准DNA合成机器制造出相应的碱基序列。这一序列并非一个长分子,而是多个重复片段,每一个片段携带一些索引细节,明确各自在整体序列中所处位置。

  这样的系统虽然显得冗余,优点是即便某些片段遭损毁,数据不会丢失。分子生物学实验室用来读取生物体DNA的标准设备可以读取信息,当即呈现在电脑屏幕上。

  大容量

  这并非科学界首次用DNA存储数据。美国波士顿大学研究人员去年在《科学》杂志发表论文称,把一本书的内容存入DNA分子。欧洲生物信息研究所研究小组采用的存储技术更多地关注DNA存储的扩展性和实用性。

  研究小组用这种方法存储了马丁·路德·金著名演说《我有一个梦想》中时长26秒的片段、一张欧洲生物信息研究所的JPG格式图片、一份关于DNA分子结构的PDF学术论文、一份包含威廉·莎士比亚154首十四行诗的TXT文档以及一个编码系统文档。存储这些信息的DNA分子微小如一粒尘土。

  随后,这些信息被成功读取,准确率为100%。

  研究人员在由《自然》杂志发表的论文中写道,DNA作为数字存储媒介的显著优点之一是容量大。英国广播公司报道,1克DNA能够存储大约2拍字节,相当于大约300万张CD。

  近完美

  论文称,用DNA存储数据保存时间可能有数千年。研究小组另一成员尤安·伯尼说:“DNA的最佳性能之一是你不需要用电存储,如果把它保存在寒冷、干燥而且黑暗的地方,DNA可以保存非常久远的时间。我们知道这一点是因为猛犸象的DNA就保存在类似环境中,研究人员获得了它们的基因序列。”与硬盘、磁带等存储介质不同的是,DNA不需要经常维护。

  就读取方式而言,DNA存储不涉及兼容问题。伯尼说:“只要地球上的生命以DNA为基础,就会一直有DNA读取技术。”此外,由于DNA存储的定制代码完全不同于生物体,因此不必担心遭生物体DNA合并。

  研究人员认为,一些不常用却需要保存的信息,譬如政府文件、历史档案等,尤其适合用DNA存储。不过,他们坦承,鉴于实验室合成DNA分子的成本,现阶段用它来存储信息“惊人地昂贵”,但随着技术发展,“基因硬盘”有望进入寻常百姓家。

  生 时