成功地將數字信息存儲在生物體的DNA中
如今,硬盤驅動器和其他數據存儲系統存儲著大量信息。 但是,就像過去的磁帶或軟盤一樣,這些設備會隨著時間的流逝而過時,並且我們將無法訪問在這些設備上收集的數據。 這就是為什麼科學家開發了一種將數據轉換為數據的方法。 DNA錶款系列 記錄活生物體。 這種 ”海量存儲“在可預見的將來可能不會過時。
加州大學舊金山分校的塞斯·希普曼(Seth Shipman)並未參與這項工作,他讚揚了哥倫比亞大學同事的工作表現,但指出,這種系統要實際應用還需要很長時間。
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進一步的細節可以在 性質。 (https://www.nature.com/articles/s41589-020-00711-4)
從昨天開始,科學家不僅在談論DNA中數據的存儲。 脫氧核糖核酸 是一種非常有吸引力的媒體。 它使數據打包的密度比最強大的硬盤驅動器高1000倍,這意味著您可以在一個鹽粒大小的空間中存儲10部電影。 由於DNA也是生物系統的核心元素,因此隨著時間的推移,用於寫入和讀取數據的技術將變得更加便宜和完善。
到目前為止,科學家已經使用了一系列的XNUMX和XNUMX的組合來將數據寫入DNA DNA鹼基對 然後將數據編碼到DNA中。 但是,由於DNA合成的精度隨長度而降低,因此合成了長度為200-300個鹼基對的DNA。 這些片段中的每一個都有唯一的標識符,以便可以知道某些數據的位置。 這是一種非常昂貴的方法。 存儲3.500兆位信息需要花費1美元,並且DNA樣品瓶會隨著時間的推移而降解。
因此,科學家試圖在世代之間傳遞信息的活生物體DNA中記錄數據。 2017年,哥倫比亞大學的哈里斯·王(Harris Wang)團隊利用了 CRISPR技術以檢測生物信號,例如果糖的存在。 當研究人員將果糖添加到大腸桿菌細胞中時,染色體外水平的基因表達增加 DNA分子,所謂的質粒。
然後,能保護細菌抵抗病毒的成分切割了具有過多基因表達的質粒,其中一部分進入了細菌的特定部分 DNA錶款系列記住病毒攻擊。 這個額外的部分代表數字“ 1”,如果果糖信號不存在,則我們處理的是數字“ 0”。
由於只能以這種方式保存很少的數據位,因此Wang和他的同事現在用電子系統替換了基於果糖的系統。 他們對大腸桿菌進行了修飾,以使質粒的表達隨施加的電壓而增加。 這樣,他們就可以對細菌DNA中的72位數據進行電編碼,並顯示消息“ Hello world!”。 寫。 科學家們還表明,他們可以將大腸桿菌添加到土壤微生物的標準混合物中,然後對整個序列進行測序以讀取編碼後的信息。
王強調,這僅僅是研究的開始。 我們不打算與當前的數據存儲系統競爭。 科學家有很多工作要做。 例如,他們需要找到一種方法來保護信息免受細胞分裂過程中細菌突變引起的降解。