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記錄遺傳信息的DNA可能成為存儲(chǔ)載體嗎？

2020-01-07 13:43:44來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：記錄信息閱讀量：3159

導(dǎo)讀：從古人發(fā)明的結(jié)繩記事到以文字為主導(dǎo)的紙張記錄，從磁帶磁盤到現(xiàn)在的半導(dǎo)體記錄，信息存儲(chǔ)的方式隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也在不斷的演變和轉(zhuǎn)換，尤其是在現(xiàn)今這樣一個(gè)充滿信息和數(shù)據(jù)的社會(huì)，人類對(duì)于計(jì)算和存儲(chǔ)的依賴程度要比以往更加強(qiáng)烈。但是你有沒有想過，隨著生物科技的發(fā)展，未來某天，來源于人體內(nèi)部的基因和DNA可能會(huì)成為新的存儲(chǔ)方式呢？

　　【儀器網(wǎng) 時(shí)事聚焦】從古人發(fā)明的結(jié)繩記事到以文字為主導(dǎo)的紙張記錄，從磁帶磁盤到現(xiàn)在的半導(dǎo)體記錄，信息存儲(chǔ)的方式隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也在不斷的演變和轉(zhuǎn)換，尤其是在現(xiàn)今這樣一個(gè)充滿信息和數(shù)據(jù)的社會(huì)，人類對(duì)于計(jì)算和存儲(chǔ)的依賴程度要比以往更加強(qiáng)烈。但是你有沒有想過，隨著生物科技的發(fā)展，未來某天，來源于人體內(nèi)部的基因和DNA可能會(huì)成為新的存儲(chǔ)方式呢？

　　日前，《自然—生物技術(shù)》發(fā)表了一項(xiàng)新的研究成果，哥倫比亞大學(xué)副教授亞尼弗·埃利奇與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的專家等構(gòu)成的研究團(tuán)隊(duì)，利用3D打印技術(shù)制作了一只兔子，并用玻璃納米珠將這只兔子的三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)以雙鏈DNA結(jié)構(gòu)形式包裹起來，添加到用于3D打印的塑料中，通過對(duì)兔子在DNA中印刷說明的編碼和解碼，這只3D打印的兔子模型實(shí)現(xiàn)了其自身數(shù)據(jù)的DNA存儲(chǔ)和傳遞。

　　研究人員稱，3D打印出來的模型與真正的兔子并無二致，而且擁有自己的DNA藍(lán)圖。這一研究成果不僅表明DNA存儲(chǔ)不受任何形狀限制，而且還可以在無生命的物體中進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳遞，實(shí)現(xiàn)精確的“復(fù)制克隆”這一功能。

　　DNA存儲(chǔ)看似有些不切實(shí)際，然而上卻對(duì)此早有研究。早在2007年，生物學(xué)家就把枯草桿菌作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，將信息植入其DNA。2012年，德國的一個(gè)聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)利用三文魚的DNA制造出單次寫入、多次讀取的存儲(chǔ)器。2013年，Ewan Birney和NickGoldman的研究團(tuán)隊(duì)用三年時(shí)間成功將一些莎士比亞的詩、一張JPG格式圖片、一份關(guān)于DNA分子結(jié)構(gòu)的PDF學(xué)術(shù)論文以及馬丁路德金演講“我有一個(gè)夢(mèng)想”的26秒片段等信息存進(jìn)了微量DNA里。

　　理論上來講，DNA存儲(chǔ)相對(duì)于其他存儲(chǔ)方式來說優(yōu)勢(shì)明顯，DNA具有體積小、容易獲取、存儲(chǔ)量大(10噸DNA即可存儲(chǔ)人類目前所創(chuàng)造的所有數(shù)字信息)等特點(diǎn)。同時(shí)，由于沒有材料或形狀的限制，我們可以把DNA注入日常物件中，使存儲(chǔ)信息成為我們生活的一部分。DNA測(cè)序儀是能夠自動(dòng)灌膠、進(jìn)樣、收集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析的檢測(cè)DNA片段堿基順序或大小和定量的儀器，可進(jìn)行DNA測(cè)序、雜合子分析、微衛(wèi)星序列分析以及長片段PCR等的分析。在解析DNA時(shí)，我們利用DNA測(cè)序儀就可以將存儲(chǔ)信息解析出來。

　　但另一方面，存儲(chǔ)成本較高、隨機(jī)讀取困難、一次性存儲(chǔ)、無法回收利用等都是DNA數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用普及需要打破的技術(shù)桎梏。在此項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)所花費(fèi)的資金和時(shí)間成本都是較為高昂的。而且，DNA分子較為脆弱，高溫、pH波動(dòng)和紫外線照射都會(huì)使其變質(zhì)，進(jìn)而降低其編碼信息的質(zhì)量。但科學(xué)研究沒有終點(diǎn)，因?yàn)楝F(xiàn)在面對(duì)的一些困難就否定這一技術(shù)的可行性還為時(shí)尚早。

　　從生命體出現(xiàn)開始，DNA就已經(jīng)開始記錄存儲(chǔ)生物的遺傳信息了。直到今天科學(xué)家還可以通過幾千年前的殘骸來推斷當(dāng)時(shí)的一些情況?；蛟S隨著生物科技的發(fā)展，DNA存儲(chǔ)在未來真的能夠成為常見存儲(chǔ)技術(shù)之一。

　　(資料來源：科學(xué)網(wǎng)、百度百科)

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