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记录遗传信息的DNA会成为存储载体吗

发布时间:2021-12-23 来源:本站

从古人发明的结绳记事到以文字为主导的纸张记录,从磁带磁盘到现在的半导体记录,信息存储的方式随着科学技术的发展也在不断的演变和转换,尤其是在现今这样一个充满信息和数据的社会,人类对于计算和存储的依赖程度要比以往更加强烈。但是你有没有想过,随着生物科技的发展,未来某天,来源于人体内部的基因和DNA可能会成为新的存储方式呢?


日前,《自然—生物技术》发表了一项新的研究成果,哥伦比亚大学副教授亚尼弗·埃利奇与苏黎世联邦理工学院的专家等构成的研究团队,利用3D打印技术制作了一只兔子,并用玻璃纳米珠将这只兔子的三维结构数据以双链DNA结构形式包裹起来,添加到用于3D打印的塑料中,通过对兔子在DNA中印刷说明的编码和解码,这只3D打印的兔子模型实现了其自身数据的DNA存储和传递。

研究人员称,3D打印出来的模型与真正的兔子并无二致,而且拥有自己的DNA蓝图。这一研究成果不仅表明DNA存储不受任何形状限制,而且还可以在无生命的物体中进行数据的存储和传递,实现精确的“复制克隆”这一功能。

记录遗传信息的DNA会成为存储载体吗

DNA存储看似有些不切实际,然而国际上却对此早有研究。早在2007年,生物学家就把枯草杆菌作为实验对象,将信息植入其DNA。2012年,德国的一个联合科研团队利用三文鱼的DNA制造出单次写入、多次读取的存储器。2013年,Ewan Birney和NickGoldman的研究团队用三年时间成功将一些莎士比亚的诗、一张JPG格式图片、一份关于DNA分子结构的PDF学术论文以及马丁路德金演讲“我有一个梦想”的26秒片段等信息存进了微量DNA里。

理论上来讲,DNA存储相对于其他存储方式来说优势明显,DNA具有体积小、容易获取、存储量大(10吨DNA即可存储人类目前所创造的所有数字信息)等特点。同时,由于没有材料或形状的限制,我们可以把DNA注入日常物件中,使存储信息成为我们生活的一部分。DNA测序仪是能够自动灌胶、进样、收集数据并进行分析的检测DNA片段碱基顺序或大小和定量的仪器,可进行DNA测序、杂合子分析、微卫星序列分析以及长片段PCR等的分析。在解析DNA时,我们利用DNA测序仪就可以将存储信息解析出来。

但另一方面,存储成本较高、随机读取困难、一次性存储、无法回收利用等都是DNA数据存储应用普及需要打破的技术桎梏。在此项研究中,研究团队所花费的资金和时间成本都是较为高昂的。而且,DNA分子较为脆弱,高温、pH波动和紫外线照射都会使其变质,进而降低其编码信息的质量。

从生命体出现开始,DNA就已经开始记录存储生物的遗传信息了。直到今天科学家还可以通过几千年前的残骸来推断当时的一些情况。或许随着生物科技的发展,DNA存储在未来真的能够成为常见存储技术之一。

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