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        基于DNA的數據存儲留在這里
        
			
        
				2019-07-08 08:37:47
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			  來源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        研究人員再次完成了這項工作 - 編碼了520萬比特的DNA串數字數據，并展示了將DNA用作長期數據密集存儲介質以獲取大量信息的可行性。在今天(1月23日)在“自然”雜志上發(fā)表的一項新研究中，研究人員編寫了一張彩色照片，26小時的馬丁·路德·金的“我有一個夢想”演講，以及所有154部莎士比亞已知的十四行詩進入DNA。
        

        基于DNA的數據存儲留在這里
        

        雖然這不是第一個將數字數據存儲在DNA中的例子，“重要的是要慶祝一個領域的出現，” 哈佛大學合成生物學家喬治·丘奇說，他自己的團隊去年發(fā)表了類似的基于DNA數據存儲的演示?？茖W。他說，這項新研究“正在推動事態(tài)發(fā)展。”
        

        科學家們早已認識到DNA作為長期儲存介質的潛力。“DNA是一種非常非常密集的信息存儲，” 歐洲分子生物學實驗室 - 歐洲生物信息學研究所(EMBL-EBI)的研究作者Ewan Birney解釋說。“它非常輕，非常小。”在正確的儲存條件下 - 干燥，黑暗和寒冷的DNA很容易抵抗降解，他說。
        

        合成定義的DNA串并對其進行測序以提取信息的進展最終使基于DNA的信息存儲成為可能。去年夏天，Church的小組發(fā)布了DNA的存儲能力的第一次演示，將Church的書Regenesis(包括11張JPEG圖像)的數字版本編碼到DNA中，使用Gs和Cs表示二進制代碼的1，而As和Ts代表0。
        

        現在，Birney和他的同事正在尋求減少與DNA存儲相關的錯誤。當DNA鏈具有一系列相同的堿基時，下一代測序技術難以正確讀取序列。例如，教會的工作在520萬比特中產生了10個錯誤。為了防止這些類型的錯誤，Birney和他的EMBL-EBI合作者Nick Goldman首先將每個字節(jié) - 一個由8個0和1組成的字符串 - 轉換為由0或6位0,1s和2組成的單個“trit”。然后，當將這些特征轉換為DNA的A，G，T和C堿基時，研究人員通過使用在確定哪個堿基代表下一個數字時考慮前一個堿基的代碼來避免重復堿基。
        

        合成過程也會引入錯誤，為每500個正確的錯誤提供錯誤的基礎。為了減少這種類型的誤差，研究人員合成了117個核苷酸(nt)的重疊區(qū)段，每個區(qū)段與前后鏈重疊，這樣所有數據點都被編碼了四次。Birney解釋說，這有效地消除了讀數錯誤，因為所有四個串具有相同的合成誤差的可能性可以忽略不計。
        

        位于加利福尼亞州的安捷倫科技公司合成了每個117-nt DNA片段的100多萬份拷貝，將其作為干粉儲存，并在室溫下通過英國從美國運往德國。在那里，研究人員取出樣品的等分試樣，使用新一代測序技術對其進行測序，并重建文件。
        

        Birney和Goldman設想DNA取代其他長期存檔方法，例如磁帶驅動器。與其他易受技術過時影響的數據存儲系統(tǒng)不同，“編寫和閱讀DNA的方法將長期存在，” 哥本哈根大學的分子生物學家Thomas Bentin說。沒有參與這項研究的Bentin將DNA信息存儲與軟盤的短暫鼎盛時期進行了比較 - 僅在幾十年前引入并且已經接近不可讀。盡管合成和解碼DNA目前仍然很昂貴，但存儲起來很便宜。因此，對于打算存儲數百年甚至數千年的數據，Goldman和Birney認為DNA實際上可能比磁帶更便宜。
        

        此外，從當前研究中編碼的739千字節(jié)擴展還有很大的潛力。研究人員計算出1克DNA可以容納超過200萬兆字節(jié)的信息，盡管這種規(guī)模的編碼信息將進一步降低合成錯誤率，加利福尼亞大學河濱分校的生物工程師Mihri Ozkan說，他沒有參與在研究中。
        

        然而，盡管面臨挑戰(zhàn)，但目前的進展“絕對值得關注” ，斯坦福大學的合成生物學家Drew Endy沒有參與這項研究，他在給The Scientist的一封電子郵件中寫道。“它應該發(fā)展成為檔案數據存儲的新選擇，其中DNA不被認為是一種生物分子，而是一種簡單的非生命數據存儲磁帶。”
        
			

			
          
        
			
        
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