1克DNA存4550亿GB字节数据 可保存100万年

  大家对硬盘或移动闪存最熟悉不过了，作为数据信息存储器，其轻便的外形加上扩展空间的功能深得人们的喜爱。但该存储设备有有限的使用寿命，信息无法永远保存其内，难免让人心生遗憾。那么，有没有这样一个存储器，其存储空间更大、保存信息时间更长？
  前不久，瑞士的科学家们成功把信息存储到DNA中，并以适合DNA生存的环境将其保存起来，理论上推断该信息可以保存至100万年之久。
  1克DNA可存储4550亿GB字节数据
  DNA在医学领域的运用已不是什么新鲜事儿了，比如，通过DNA序列检测可以获知是否罹患某种疾病，以及患病的风险。但是，跳出医学领域谈DNA，并且把它当存储器用，乍一听，难免会让人有点摸不着头脑。所以，有必要先让大家了解一下什么是DNA。
  DNA又叫脱氧核糖核酸，是一种双链结构的分子，由脱氧核糖核苷酸（成分为脱氧核糖及四种含氮碱基）组成。它能组成遗传指令，引导生物发育与生命机能运作。带有遗传讯息的DNA片段称为基因，其他的DNA序列，有些直接以自身构造发挥作用，有些则参与调控遗传讯息的表现。组成简单生命最少要265到350个基因。
  “DNA的主要功能是长期性的资讯储存，被喻为‘蓝图’或‘食谱’。其中包含的指令，是建构细胞内其他的化合物，如蛋白质与RNA（核糖核酸）所需。”罗湖医院副院长、众循精准医学研究院院长吴淞告诉记者，从理论上来说，1克DNA就能将互联网巨头谷歌上所有海量数据囊括其中。但DNA如要应用于数据存储方面，存在的问题就是它会很快降解，对保存的环境要求非常高。
  有研究人员表示，1克DNA能容纳455EB（艾字节）的数据，相当于4550亿GB字节的数据，而5EB就相当于至今全世界人类所讲过的话语。
  信息写入错误能消除
  存储空间有了，信息该如何录入DNA中呢？瑞士联邦理工学院的Robert Grass博士公开表示称：“在发现DNA的双螺旋结构后不久，人们就发现大自然的编码语言非常类似于我们在计算机领域使用的二进制语言。在硬盘上我们使用0和1来代表数据，而在DNA中，我们拥有4种形式的核苷酸，A、C、T和G。”
  Grass博士所说的A、C、T、G是DNA的4种组成单位，它们分别为腺嘌呤脱氧核苷酸、胸腺嘧啶脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸。在存储信息原理上，它们将充当硬盘中代表数据的0和1，以此将所保存的信息录入DNA。
  如果在录入的过程中出现错误，怎么办？Grass博士及他的同事称，研究人员目前已经创造了一种通常用于长距离无线传输的数学算法，以此消除写入DNA时的数据错误。
  记者了解到，目前，Grass博士研究团队已通过这种方式将《1921年瑞士联邦宪章》及阿基米德重写本录入到DNA中，以共83KB的数据来对最新方法进行测试。
  DNA存储信息环境要求高
  众所周知，化石作用能让地球上古老生物的DNA在特殊的条件下保存下来，以让现在的我们从中获得这些古老生物的整个基因组。基于化石作用，科学家们已经对11万年前的北极熊和70万年前的马的基因组进行了提取和测序。
  那么，科学家制造出来的DNA也能通过化石作用保存下来吗？答案是：不仅可以，而且保存时间更久。Grass研究团队称，他们制造出的DNA和信息存储的衰变速度同化石DNA的相同，因此，他们或能得到大约100万年的存储时间。
  依化石作用保存下来的DNA所需环境一样，人造DNA信息的保存同样需要合适的温度和容器。华大基因一相关负责人向记者介绍，水和氧气是DNA生存的敌人。在一个试管中且暴露在空气中的DNA只能存活2年到3年；而将DNA密封在一个玻璃（一个无菌且中性的环境）内并对其进行冷却，可以增加其生存几率。
  对于如何将制造出来的DNA保存至百万年这一问题，Grass博士研究团队的研究人员解释道，如果化石能让DNA处于寒冷、干燥且密封的状态，那么，微型玻璃圆球也能让双链中包含的信息数千年毫发无伤。溶胶——凝胶技术可以利用小分子制造固体物质，因此，团队能借用这一过程制造出包围DNA分子的玻璃。
  Grass博士推断，在1万年内，信息是可读的；而如果在冰冻状态下，可以存储100万年之久。以上述研究团队录入的86KB的信息编码为例，记者了解到，录入及存储的成本大约为2000美元。
  对于这样的价格，吴淞则非常乐观，并对该技术充满了期待，“目前来看有点昂贵，但医学分析领域取得的进步很有可能让成本大幅降低。”
（转化医学网360zhyx.com）