DNA是存储遗传信息的生物分子,人体的4万个基因信息就储存在DNA的30亿个碱基对中。因此从信息的储存角度看,DNA实际上是生物遗传信息的储存介质。既然复杂的遗传信息能够稳定地储存在DNA分子中,那么DNA是否也可以作为一种通用的储存介质,用于数字信息的存储呢?答案是肯定的。
2012年,一个美国研究小组利用DNA微芯片(DNA microchip)成功地编码出一本5.27兆比特的书籍,然后他们利用DNA测序来阅读这本书。科学家第一次在DNA中实现了数据储存。
如今,这一技术又获得了重大突破。2013年2月发表在《Nature》杂志上的一篇报道称,一种scalable专利技术可以将大量数字信息稳定地储存在人工合成的DNA中。该项目的负责人是欧洲生物信息研究所(EBI)的尼克•高盛(Nick Goldman)。
在该报道中,研究人员成功将739kb的计算机文件和大约相当于5.2×106比特的Shannon信息编码入DNA中,并人工合成了该DNA片段;基因测序结果显示,所存储的信息能够被准确地“读”出来,准确率为100%。该研究成果标志着将核酸用于存储信息的方法迈向实用性的里程碑——一种比目前的硬盘或磁带等更紧凑、更耐用的存储介质已经出现。
DNA存储信息较之于其他介质占据更小的空间。DNA是由核苷酸组成的,而且在理论上,至少每个核苷酸都能够被用来编码两个比特的数据。这意味着这种数据密度是每立方毫米含有大量的1百万千兆比特(1 million gigabits)数据,而且在理论上只需4g DNA就能够储存每年创造出来的所有数字数据。这要比诸如闪存盘之类的数字储存媒体所储存的数据更加密集,也更加稳定,即使历经数千年的时间也能够被读出。(作者:刘荣军)
参考文献:《Nature》2013;494: 77