一克DNA信息儲(chǔ)存容量堪比千億張DVD光盤 一毫克DNA可“容”一座圖書(shū)館

脫氧核糖核酸，即我們通常所說(shuō)的DNA，由它組成的遺傳指令引導(dǎo)著身體機(jī)能的運(yùn)作。它具有非比尋常的信息儲(chǔ)存容量，一克DNA即能儲(chǔ)存上千億個(gè)千兆字節(jié)，相當(dāng)于1000億張DVD光盤的內(nèi)存。而你又是否設(shè)想過(guò)這樣“強(qiáng)悍”的儲(chǔ)存功能有朝一日可以應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)之外呢？

近日，哈佛醫(yī)學(xué)院的一支科研團(tuán)隊(duì)已成功地利用DNA序列來(lái)編碼了一本圖書(shū)，其中包含5.3萬(wàn)個(gè)單詞、11張圖片以及一段電腦程序。這是迄今為止人類使用DNA遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)量最多的一次，比此前科學(xué)家進(jìn)行的人工DNA編碼的數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)了600多倍。

科學(xué)家們用一臺(tái)噴墨式打印機(jī)將化學(xué)合成的DNA短鏈嵌入到一個(gè)玻璃微芯片的表面。他們采用的是短序列的編碼方式并將數(shù)據(jù)分段處理，這樣一來(lái)不僅可以增強(qiáng)可靠性與準(zhǔn)確性，同時(shí)也有助于降低成本。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)具有里程碑意義的突破在于它成功繞開(kāi)了活體細(xì)胞這個(gè)長(zhǎng)期存在的阻礙。之前的研究者們一直試圖在活體細(xì)胞的基因組中編寫(xiě)數(shù)據(jù)，因而細(xì)胞死亡、基因突變、數(shù)據(jù)改變就成了令人頭疼的難題。而如今哈佛醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們則另辟蹊徑，從信息儲(chǔ)存的角度出發(fā)，完全不使用活體細(xì)胞，而只利用DNA來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

DNA存儲(chǔ)具有許多其它電子設(shè)備無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。它十分易于復(fù)制拷貝，并且這種存儲(chǔ)方式能夠“免疫”于時(shí)間：磁帶、VCD等急速更新?lián)Q代的電子設(shè)備大多具有被淘汰的風(fēng)險(xiǎn)，而讀寫(xiě)DNA的技術(shù)是永不會(huì)落伍的；即使在非理想保存環(huán)境中放置上千年，DNA編碼的內(nèi)容也可以輕松地被重新讀取。另外，DNA的三維結(jié)構(gòu)，使得DNA編碼成為了一個(gè)信息極度密集的系統(tǒng)，這也正是其具有如此強(qiáng)大儲(chǔ)存能力的原因。

當(dāng)然，針對(duì)這項(xiàng)新型技術(shù)所存在的難題，比如如何覆蓋和重寫(xiě)數(shù)據(jù)，如何有效規(guī)避萬(wàn)分之一的錯(cuò)誤概率等。另外，DNA處理工具的價(jià)格目前還不夠親民、距離大規(guī)模地運(yùn)用也尚有差距，但是DNA處理器的發(fā)展卻比同類電子儲(chǔ)存設(shè)備快得多。目前便利的掌上DNA程序裝置已經(jīng)問(wèn)世，這將使得這種新型儲(chǔ)存技術(shù)有望走入尋常百姓家。同時(shí)，DNA編碼的成本近年來(lái)也急速下降，科學(xué)家預(yù)計(jì)在未來(lái)的5到10年內(nèi)，這種新型儲(chǔ)存媒介將會(huì)比光盤、U盤等傳統(tǒng)電子設(shè)備更為廉價(jià)。也許在不久的將來(lái)，將一座圖書(shū)館的藏書(shū)“塞”進(jìn)不足一毫克的分子里，將不再是天方夜譚。