生物黑科技,科學家用DNA存儲數據,容量高達1ZB

隨著信息時代的發展,存儲數據的工具也在同步更新。從光盤、U盤再到移動硬盤,人們對設備的容量要求越來越高。據估計,到2025年,全球年度數據生產水平將增加10倍——從16到160 ZB。在此過程中,

人們必須找到容量更大並且可持續使用的數據存儲設備。於是,就有科學家想到了DNA。

生物黑科技,科學家用DNA存儲數據,容量高達1ZB

早在1999年,研究人員便利用DNA存儲技術編碼和恢復了一條長23個字母的信息。14年後,歐洲生物信息學研究所的科學家,將美國黑人運動領袖馬丁·路德·金《我有一個夢想》演講的mp3文件編碼在DNA中。但是,面對人類高速增長的存儲需求,這個研究成果還遠遠不能滿足。

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到了2016年,微軟和華盛頓大學研究人員開始專注於利用人工合成DNA作為數據存儲介質的技術。研究團隊除了成功地將4個圖片文件的數據編碼為人工合成DNA片段的核苷酸序列,更重要的是,他們還能實現逆過程——從更大的DNA池中取回正確的核苷酸序列,重建圖像,而且沒有丟失1個字節的信息。

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為了實現上述的效果,研究人員

在DNA序列中編碼了相當於郵政編碼和街道地址的尋址信息。聚合酶鏈反應幫助研究人員更輕鬆地識別他們需要查找的“郵政編碼”,然後利用DNA測序技術,“讀取”數據,並通過利用“街道地址”對數據進行整理,將數據恢復成原來的視頻、圖像或文檔。

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但是這樣的技術還不能稱得上完美,因為技術只能批量讀取數據,即使只從存儲系統中訪問一個字節的信息,系統也必須對整個DNA池進行測序和解碼。並且,DNA合成和測序也還是存在著問題。


生物黑科技,科學家用DNA存儲數據,容量高達1ZB

時間來到了2018年,來自愛爾蘭沃特福德理工學院(WIT)的研究成果,看起來與未來的存儲需求越來越匹配。他們開發出一種使用細菌能在一克DNA中存儲多達1ZB數據的技術。

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根據研究人員介紹,這種技術利用稱為質粒的雙重應變DNA分子編碼存儲在大腸桿菌的Novablue菌株中的數據。 Novablue細菌有固定的位置,因此可用於儲存,並可以通過釋放大腸桿菌的移動HB101菌株來轉移數據,該菌株利用稱為接合的過程來提取數據。抗生素四環素和鏈黴素用於控制這一過程。

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WIT分子生物學講師Lee Coffey博士表示:“就不同細菌和細胞之間DNA的轉移來說,反應中每秒一次發生數以百萬計的細胞。所以如果我們正在談論數據傳輸——讓細胞為我們從A點到B點帶來DNA——目前這關係到它們遊動的速度。”

這種技術的實現目前成本還比較昂貴,但是隨著時間的推移,研究人員相信成本會越來越低。資本目前還在緊密關注這個領域的發展,並沒有著急入局,也許是當下的環境讓投資者變得越來越謹慎,不過距離他們進入的時間越來越近了。

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