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2012年8月21日 訊 /生物谷BIOON/ --一個美國研究小組利用DNA微芯片(DNA microchip)成功地編碼出一本5.27兆比特的書籍，然后他們利用DNA測序來閱讀這本書。他們的實驗證實DNA能夠被用來長期儲存數(shù)字信息。 來自哈佛大學(xué)維斯生物工程研究所(Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering)的George Church和同事們將遺傳學(xué)家喬治-丘奇(George M. Church)撰寫的大約有5.34萬個單詞的書籍《再生》(Regenesis)編碼到DNA序列中，連同一起的還有11張JPG格式的圖片和一段JavaScript程序。利用這種新方法所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是之前科學(xué)家們利用DNA編碼的數(shù)據(jù)的1000多倍。 DNA是由核苷酸組成的，而且在理論上，至少每個核苷酸能夠被用來編碼兩個比特的數(shù)據(jù)。這意味著這種數(shù)據(jù)密度是每立方毫米含有大量的1百萬千兆比特(1 million gigabits)數(shù)據(jù)，而且只需四克DNA在理論上就能夠儲存每年創(chuàng)造出來的所有數(shù)字數(shù)據(jù)。這要比諸如閃存盤之類的數(shù)字儲存媒體所儲存的數(shù)據(jù)更加密集，而且也更加穩(wěn)定，這是因為DNA序列在它們被編碼出來后上千年時間內(nèi)也能夠被讀出。 在這項實驗中，研究人員成功地利用短DNA序列而不是長DNA序列來編碼數(shù)據(jù)，而這會降低寫入和讀取數(shù)據(jù)的困難和成本。Kosuri博士說，這種過程類似于儲存數(shù)據(jù)到硬盤上，其中在硬盤中，數(shù)據(jù)是被寫入在被稱作扇區(qū)的小硬盤塊中。 他們首先將這本書、程序和圖片轉(zhuǎn)化為HTML格式的文件，然后將這些文件編譯為由0和1組成的大小為5.27兆比特的二進制序列。利用一個DNA核苷酸(即一個堿基)對應(yīng)一個比特，這個5.27兆比特的二進制序列按照順序被分布到多個96比特長的核苷酸片段中。核苷酸A和C用0來編碼，而核苷酸G和T用1來編碼。每個核苷酸片段也含有一個19位地址來編碼這個段在全部序列中所處的位置。每個核苷酸片段被合成多個拷貝以便有助于校正錯誤。 在這本書和其他信息被編碼到DNA之中后，DNA液滴被附著到微陣列芯片上以便儲存。這些芯片在 4°C下保持三個月，然后它們被溶解和測序。每個核苷酸片段的每個拷貝被測序高達3000次以便達成共識。利用這種方式，他們降低這個5.27兆比特序列中的位錯誤數(shù)降至只有12個。 這種實驗程序刊登在《科學(xué)》期刊上。盡管它不能被用來儲存可重寫的數(shù)據(jù)，但是能夠被用來特別長期地儲存數(shù)據(jù)。利用DNA的一種優(yōu)勢就是更加密集的信息能夠被儲存，但是另一個主要優(yōu)勢在于DNA是一個生物分子，而且它總是能夠在生物學(xué)上被讀取同時也不需要諸如CD或DVD的特殊設(shè)備。 這種系統(tǒng)的主要劣勢在于在當(dāng)前，用來合成和測序DNA的技術(shù)非常昂貴從而使得它不能成為一種人們能夠日常使用的實用系統(tǒng)。另一個問題就是盡管科學(xué)家們能夠?qū)χT如上千年歷史的木乃伊之類的來源的DNA進行測序，但是DNA傾向于形成碎片，因此，還需要開展研究以便改善DNA在幾個世紀乃至更長時間之后的穩(wěn)定性。 |
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