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[原创]黑科技!科学家用大肠杆菌来储放影像档案

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随身U盘应该算是一个伟大的发明,它让人们更方便的储存信息、携带信息,交换信息。多年来技术人员也不断努力提升U盘容量,减轻U盘重量,缩小U盘体积,更棒的是U盘的价格随着技术的进步还不断地降下来。

但是科研人员的追求是永无止境的,这些年来,一直有科学家企图突破物理材质的储存介质,尝试使用生物介质做为储存信息的载体,而且已经取得了不错的成效。美国最新出版的《自然》杂志,就报导了哈佛大学的研究团队把照片和GIF图档,成功编码存进了大肠杆菌的DNA(去氧核糖核酸)里面,而且打开档案后的还原准确度达到百分之九十 。选择大肠杆菌的原因是它是人体或动物身体里最常见的细菌,另外就是大肠杆菌的基因组易于编辑。

科学家早就将DNA作为信息储存器,例如有科学家曾把有587,287个字之多的世界文学名著《战争与和平》储存到DNA里,也有人把挪威斯瓦尔巴全球种子库(Svalbard global seed vault)中记录在案的世界上所有植物的清单,收藏到DNA里。以DNA作为信息储存器,解决了物理材质的存储器保存时间不长久的局限性,而且物理材质制造出的存储设备体积再怎么缩小,也不会比DNA更小,便携性就更不用说了。大家脑补一下,如果这种技术变得普及且容易,以后情报人员携带海量的机密文件,只要藏在DNA里,任何人、任何仪器都侦测不出来的。

科学家为什么选择DNA呢?这是因为由0与1组成的数字编码可以转化编写进DNA的ACTG四个碱基里(螺旋结构体)。科学家还能把这些螺旋结构体像电脑的“复制”、“粘贴”快速键那般,将任意一段DNA剪下来进行修改、甚至整段替换。储存在DNA的信息具有另一个优势是存放千万年也不易坏掉,而且因为活的细胞或细菌会持续分裂、繁殖,所以储存在DNA里的数据能透过遗传物质传递给它的后代。

哈佛研究团队运用大肠杆菌储存档案的成就,被誉为建立了人类有史以来第一座“活体图书馆”。他们选用马儿奔跑的GIF动态格式作为储存内容,这比静态的图档难度更高,为将来科学家发展DNA储存视频技术奠下了良好的基础。研究报告的作者之一Jeff Nivala说,他们的主要目标不只是为了用DNA协助人们保存影像信息而已,还希望把这个技术用在人体的神经元细胞,变成生物记录器。

读友们不明白“生物记录器”是什么意思,微软公司DNA存储计划首席研究员Karin Strauss倒是有一个通俗易懂的解释:“如果你把细胞想象成一个处理器,那么它就是加了一个U盘,可以储存信息留待以后处理。”

Nivala说未来科学家能运用“生物记录器”这项技术,记录人体神经元之间讯息交换的历史,这些历史信息可以告诉研究者人体在不同时间、回应不同刺激时,哪些神经元之间会进行讯息交换活动。研究报告的另一位作者Seth Shipman说,未来任何人想要了解细胞之间的行为,或是在特定时间细胞与环境的互动状况,都可以打开储存在DNA里的信息,进行读取及重复播放。

从研究把生物介质做为储存信息的载体,到进阶应用为“生物记录器”,这些研究不单将影响未来人类信息储存及传播的模式,也将帮助人类更加了解自己身体的奥秘,对于疾病的预防与救治,生理机能衰老的延缓、寿命的延长,以及大脑智能的提升等,都会有极大的促进作用。

 

 



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